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The Working Principles of a Multifunctional Bondline with Disbond Stopping and Health Monitoring Features for Composite Structures

Steinmetz, Julian und Löbel, Thomas und Völkerink, Oliver und Hühne, Christian und Sinapius, Michael und von der Heide, Chresten und Dietzel, Andreas (2021) The Working Principles of a Multifunctional Bondline with Disbond Stopping and Health Monitoring Features for Composite Structures. Journal of Composites Science, 5 (2), Seite 51. Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/jcs5020051. ISSN 2504-477X.

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Kurzfassung

In comparison to bolted joints, structural bonds are the desirable joining method for light-weight composite structures. To achieve a broad implementation of this technology in safety critical structures, the issues of structural bonds due to their complex and often unpredictable failure mechanisms have to be overcome. The proposed multifunctional bondline approach aims at solving this by adding two safety mechanisms to structural bondlines. These are a design feature for limiting damages to a certain size and a structural health monitoring system for damage detection. The key question is whether or not the implementation of both safety features without deteriorating the strength in comparison to a healthy conventional bondline is possible. In previous studies on the hybrid bondline, a design feature for damage limitations in bondlines by means of disbond stopping features was already developed. Thus, the approach to evolve the hybrid bondline to a multifunctional one is followed. A thorough analysis of the shear stress and tensile strain distribution within the hybrid bondline demonstrates the feasibility to access the status of the bondline by monitoring either of these quantities. Moreover, the results indicate that it is sufficient to place sensors within the disbond stopping feature only and not throughout the entire bondline. Based on these findings, the three main working principles of the multifunctional are stated. Finally, two initial concepts for a novel multifunctional disbond arrest feature are derived for testing the fundamental hypothesis that the integration of micro sensors into the disbond stopping feature only enables the crack arrest and the health monitoring functions, while reaching the mechanical strength of a conventional healthy epoxy bondline. This work therefore provides the fundamentals for future investigations in the scope of the multifunctional bondline.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/140946/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Working Principles of a Multifunctional Bondline with Disbond Stopping and Health Monitoring Features for Composite Structures
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Steinmetz, Julianj.steinmetz (at) tu-braunschweig.dehttps://orcid.org/0000-0003-1969-9387NICHT SPEZIFIZIERT
Löbel, ThomasThomas.Loebel (at) voith.comNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Völkerink, Oliveroliver.voelkerink (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9589-1963NICHT SPEZIFIZIERT
Hühne, Christianchristian.huehne (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2218-1223NICHT SPEZIFIZIERT
Sinapius, MichaelMichael.Sinapius (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-1873-9140NICHT SPEZIFIZIERT
von der Heide, ChrestenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Dietzel, Andreasa.dietzel (at) tu-braunschweig.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2021
Erschienen in:Journal of Composites Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:5
DOI:10.3390/jcs5020051
Seitenbereich:Seite 51
Verlag:Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI)
ISSN:2504-477X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:composite structures;foil sensors;function conformity;multifunctional bondline;sensor integration;structural bonding
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Komponenten und Systeme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CS - Komponenten und Systeme
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Strukturwerkstoffe und Bauweisen
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Funktionsleichtbau
Hinterlegt von: Hühne, Prof. Dr. Christian
Hinterlegt am:02 Mär 2021 06:57
Letzte Änderung:28 Jan 2022 12:25

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