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Numerical simulation of bolt-bearing behavior of hybrid CFRP–steel laminates at low temperature

Koord, Josef und Hühne, Christian (2026) Numerical simulation of bolt-bearing behavior of hybrid CFRP–steel laminates at low temperature. Composite Structures. Elsevier. doi: 10.1016/j.compstruct.2026.120152. ISSN 0263-8223.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Kurzfassung

Local metal hybridization with steel plies offers an effective route to improve the bolt-bearing performance of CFRP structures. This study develops and validates a finite element framework for hybrid CFRP–steel bolted joints, with emphasis on the role of thermal residual stresses and delamination. The modeling approach is validated against a comprehensive set of bolt-bearing tests at 23 °C and -55 °C, demonstrating accurate reproduction of load-displacement curves up to 4% elongation in monolithic CFRP and up to 10% in hybrid laminates. Analysis of reinforcement mechanisms shows that steel plies relieve stress in the composite, delay damage initiation, and confine damage within composite stacks, thereby increasing the load bearing capacity of the joint. Geometry studies further reveal the correct prediction of failure mode transitions with decreasing specimen width, indicating a critical width-to-diameter ratio of 4-5 for QI-FML joints. The validated framework thus provides predictive capability and mechanistic insight for design and virtual testing of aerospace joints.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223010/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Numerical simulation of bolt-bearing behavior of hybrid CFRP–steel laminates at low temperature
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Koord, JosefJosef.Koord (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hühne, ChristianChristian.Huehne (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2218-1223207231570
Datum:2026
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.2026.120152
Verlag:Elsevier
ISSN:0263-8223
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Bolt-bearing, FMLCFRP–steel, Low temperature, Experimental testing, Numerical simulation
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 > Funktionsleichtbau
Hinterlegt von: Koord, Josef
Hinterlegt am:03 Mär 2026 10:32
Letzte Änderung:03 Mär 2026 10:32

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