Damage Assessment for Composite Structures based on Individual Residual Strength Prediction

Kurzfassung

Der herkömmliche Entscheidungsprozess zur Schadensbewertung und Reparatur an Faserverbund-Strukturen wird als über-konservativ" eingeschätzt. Dafür ist der zugrunde liegende empirische Ansatz maßgeblich verantwortlich. Dazu werden hohe Abminderungsfaktoren benötigt, um die erwarteten Worst-Case-Szenarien abzudecken. In der vorliegenden Arbeit wird ein neuartiger Entscheidungsprozess vorgestellt, welcher auf der Berechnung der Resttragfähigkeit von individuell beschädigten Strukturen und der, für eine bestimmte Reparaturkonfiguration, erzielbaren Wiederherstellung der Tragfähigkeit basiert. Das empfohlene Verfahren umfasst drei unabhängige Module. Das erste besteht aus einer sorgfältigen Charakterisierung der wesentlichen Schlagschaden-Merkmale. Unter Berücksichtigung dieser ermittelten realistischen Schadensbilder wird im zweiten Modul ein detailliertes individuelles Modell der beschädigten Struktur abgeleitet. Mithilfe der Finite-Elemente-Analyse werden Strukturverhalten und Resttragfähigkeit ermittelt. Unter Hinzunahme der geltenden Auslegungslasten wird die Schwere des Schadens bewertet und geeignete Empfehlungen zur Handhabung vorgeschlagen. Das dritte Modul gilt der Bewertung der Reparaturfähigkeit kritisch beschädigter Strukturen. Dafür wird die erzielbare Tragfähigkeit von Strukturen mit individuell geschäfteten Klebereparaturen mittels der Finite-Elemente-Analyse berechnet. Reparaturfähigkeit ist dann gewährleistet, wenn die reparierte Struktur die entsprechend des Entwurfs vorgesehene Tragfähigkeit erreicht. Die gute Übereinstimmung zwischen experimentellen und Simulationsergebnissen in jedem Modul belegt die Gültigkeit der vorgeschlagenen Methode und unterstreicht ihren möglichen Beitrag für zukünftige Prozesse zur Instandhaltung, Reparatur und Überholung.