Beul- und Nachbeulverhalten von versteiften CFK-Schalen unter Druck- und Schubbelastung

Abstract

In der Ausnutzung des lasttragenden Nachbeulbereichs von gekrümmten, versteiften Strukturen aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) liegt das Potenzial, die Strukturmasse der Primärstrukturen von Flugzeugen zu reduzieren. Für die Berücksichtigung dieser Traglastreserven im Strukturentwurf ist zum einen die umfassende Kenntnis des Strukturverhaltens erforderlich, zum anderen sind validierte Berechnungs- und Simulationsmethoden notwendig, die die besonderen Eigenschaften von Strukturen aus CFK und das Verhalten der Schalen im lokalen Nachbeulbereich berücksichtigen. Damit Letzterer schon in der Entwurfsphase berücksichtigt werden kann, müssen effiziente Verfahren bereitgestellt werden. Da die in der Literatur vorliegenden Versuchsergebnisse für versteifte CFK-Schalen unter Druck- und Schubbelastung bis in den Nachbeulbereich unzureichend sind, wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine geeignete Datenbasis zur Modellvalidierung geschaffen. Das Strukturverhalten aus dem Experiment kann mit einem Simulationsmodell, das die Randbedingungen des Versuchs berücksichtigt, abgebildet werden. Des Weiteren wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit ein Simulationsmodell, basierend auf dem Ritz-Verfahren, vorgeschlagen, das die Betrachtung einer Elementarzelle voraussetzt und die geometrischen Nichtlinearitäten im lokalen Nachbeulbereich berücksichtigt.