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Experiment-based calibration of a digital twin for composite panel testing using standard signals

Bogenfeld, Raffael Marius und Wille, Tobias und Witzel, Oliver und Eckstein, Benjamin und Göpel, Christian (2026) Experiment-based calibration of a digital twin for composite panel testing using standard signals. Measurement, 276. Elsevier. doi: 10.1016/j.measurement.2026.121329. ISSN 0263-2241.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
5MB

Offizielle URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0263224126010389

Kurzfassung

Accurate assessment of composite structures depends on how experimental measurements are used to calibrate and validate numerical models. While nominal finite element models generally assume idealized conditions, actual manufactured components and test setups introduce notable uncertainties and require a tailored numerical representation. This paper presents a measurement-centric calibration framework that transforms a nominal finite element model into a specimen-specific Digital Twin using only standard test signals. The scalable methodology leverages nonlinear least squares optimization which is first demonstrated and verified on an analytical beam example, allowing for detailed investigation of convergence behavior as well as the improvements by parameter transformation and by Jacobian recalculation. Emphasis is placed on the linearization of model parameters prior to optimization and the role of measurement availability. This process significantly enhances calibration stability and accuracy. The method is then applied to a physical compression test of a stiffened CFRP panel at a subcomponent scale. Numerical studies are conducted to evaluate the sensitivity of the calibration process to parameter selection and validation metrics. Finally, a calibrated Digital Twin is created using experimental strain data and validated through the DIC-measured deflection field, demonstrating the model’s ability to more accurately replicate the mechanical response of an individual composite panel.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/223850/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Experiment-based calibration of a digital twin for composite panel testing using standard signals
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bogenfeld, Raffael MariusRaffael.Bogenfeld (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-3883-269XNICHT SPEZIFIZIERT
Wille, TobiasTobias.Wille (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0009-5777-2822NICHT SPEZIFIZIERT
Witzel, OliverCarl Zeiss GOM Metrology GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eckstein, BenjaminAirbus GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Göpel, ChristianAirbus GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2 Juni 2026
Erschienen in:Measurement
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:276
DOI:10.1016/j.measurement.2026.121329
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Carbone, PaoloUniversity of Perugia, Perugia, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Elsevier
ISSN:0263-2241
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Digital twin; Composite structures; Airframe; Structural testing; Model updating; Stiffened shell; Digitaler Zwilling; Modellkalibrierung; Strukturtest
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, L - Virtuelles Flugzeug und Validierung, L - Digitale Technologien
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Systemleichtbau > Strukturmechanik
Hinterlegt von: Bogenfeld, Raffael Marius
Hinterlegt am:01 Jun 2026 08:41
Letzte Änderung:01 Jun 2026 08:41

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