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Strukturoptimierung eines Flügelkastens mittels gradientenbasierter Verfahren für monolithische Laminate und Sandwich Bauweisen

Oppe, Johannes (2020) Strukturoptimierung eines Flügelkastens mittels gradientenbasierter Verfahren für monolithische Laminate und Sandwich Bauweisen. Diploma. DLR-Interner Bericht. DLR-IB-AE-GO-2021-9, 113 S.

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Abstract

Vor dem Hintergrund sich stetig verbessernder Materialeigenschaften von Kohlefasern und Kernmaterialien für Verbundwerkstoffe drängt sich die Frage auf ob ein ausschließlich aus monolithischen Laminaten bestehender Tragflügelkasten immer noch die effizienteste Lösung darstellt. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dieser Fragestellung indem das Einsparpotential an Strukturmasse für einen Kohlefaser-Flügel untersucht wird, dessen Struktur zu einem gewissen Grad durch Sandwich-Bauweise realisiert ist. Dafür wird eine am DLR Institut für Aeroelastik entwickelte Optimierungsumgebung verwendet, die steifigkeitsbasierte Strukturoptimierungen mittels Gradientenverfahren auf Grundlage sogenannter lamination parameters ermöglicht. Strukturantworten und Sensitivitäten werden mittels der Finite-Elemente Software Nastran berechnet. Grundlage für den Vergleich der Zielparameter bildet eine mit analytischen und empirischen Methoden vorausgelegte Flügelstruktur des Common Research Models. Aerodynamische Lasten werden mittels Dipol-Gitter-Methode berechnet und in das Strukturmodell eingeleitet. Um schlussendlich eine Struktur bestehend aus sowohl monolithischen Laminaten und Sandwich Verbundwerkstoffen zu optimieren wird das Problem zunächst auf ein lokales Submodell reduziert, das aus je einem versteiften Hautfeld besteht. Bereits die Untersuchungen auf Hautfeld-Ebene haben ergeben, dass für den Flügel unter den Auslegungslasten immer noch Festigkeit das dominierende Kriterium ist. Damit würde eine partielle Sandwich-Bauweise in jedem Fall schlechter abschneiden als der optimierte monolithische Flügelkasten.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/140309/
Document Type:Monograph (DLR-Interner Bericht, Diploma)
Additional Information:Diplomarbeit an der TU Dresden
Title:Strukturoptimierung eines Flügelkastens mittels gradientenbasierter Verfahren für monolithische Laminate und Sandwich Bauweisen
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iD
Oppe, JohannesUNSPECIFIEDUNSPECIFIED
Date:June 2020
Refereed publication:No
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Number of Pages:113
Status:Published
Keywords:Kohlefaser-Flügel, Sandwich-Bauweise, Strukturoptimierung, lamination parameters
Institution:Technische Universität Dresden
Department:Institut für Luft- und Raumfahrttechnik
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:fixed-wing aircraft
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Flight Physics (old)
Location: Göttingen
Institutes and Institutions:Institute of Aeroelasticity
Institute of Aeroelasticity > Loads Analysis and Aeroelastic Design
Deposited By: Krüger, Prof. Dr.-Ing. Wolf R.
Deposited On:12 Jan 2021 11:26
Last Modified:12 Jan 2021 11:26

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