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Damage Tolerance Allowable Calculation for the Aircraft Design with Static Ultimate Load

Bogenfeld, Raffael Marius und Freund, Sebastian und Dähne, Sascha und Wunderlich, Tobias und Wille, Tobias (2023) Damage Tolerance Allowable Calculation for the Aircraft Design with Static Ultimate Load. Composite Structures. Elsevier. doi: 10.1016/j.compstruct.2023.117803. ISSN 0263-8223.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich bis 31 Januar 2026 - Postprintversion (akzeptierte Manuskriptversion)
2MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0263822323011492

Kurzfassung

Accounting for damage tolerance (DT) is crucial during the design process of aerospace composite structures. Typically, a DT design allowable limits the permitted strain level. Calculating this design allowable requires an assessment of the expected damage, the damage detectability, and the residual strength. Current state-of-the-art methods rely on empirical data, offering little flexibility and constraining the design space for a structural optimization. For a tailored calculation of the design allowable for arbitrary laminates and materials, we present an analytical analysis chain, composed from existing methods for the assessment of accidental damage (impact), the damage detectability, and the residual strength. We employ the assembled process in three steps. The determination of a DT design point for a given laminate, the calculation of a laminate-specific allowable, and the obtainment of a ply-share specific and general design allowables through minimization procedures . The highest allowables are achieved by stacking [-45,90,45]-blocks in the outermost plies while moving the 0°-plies to the laminate center. Compared to a standard legacy quad configuration, an allowable increase between approx. 30% and 50% was identified. Applied in a structural optimization procedure for a composite wing, this corresponds a mass reduction of up to 5%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/201074/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Damage Tolerance Allowable Calculation for the Aircraft Design with Static Ultimate Load
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bogenfeld, Raffael MariusRaffael.Bogenfeld (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3883-269XNICHT SPEZIFIZIERT
Freund, Sebastiansebastian.freund (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0006-1367NICHT SPEZIFIZIERT
Dähne, Saschasascha.daehne (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3497-3225150277348
Wunderlich, Tobiastobias.wunderlich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8829-7600NICHT SPEZIFIZIERT
Wille, Tobiastobias.wille (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-5777-2822NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:13 Dezember 2023
Erschienen in:Composite Structures
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.compstruct.2023.117803
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Fantuzzi, NicholasUniversity of BolognaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hu, HengWuhan UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ferreira, AntonioUniversity of PortoNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:0263-8223
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Damage tolerance, Aircraft Design, Allowable, Impact, Composite structures
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 Systemleichtbau > Strukturmechanik
Institut für Systemleichtbau > Funktionsleichtbau
Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik > Transportflugzeuge
Hinterlegt von: Bogenfeld, Raffael Marius
Hinterlegt am:14 Dez 2023 06:21
Letzte Änderung:11 Jan 2024 12:01

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