Tragwerksanalyse axial gedrückter, versteifter CFK-Paneele mit der FEM - Berechnungen unter Berücksichtigung von Klebeelementen

Abstract

In der Luft- und Raumfahrt wird ein besonderes Augenmerk auf die Optimierung der Struktur gelegt. Vor allen Dingen spielt die Minimierung des Strukturgewichtes aus ökonomischen Gründen eine große Rolle. Es kommen immer mehr Kohlefaserverbundstoffe zum Einsatz, da diese durch gezielten Einsatz eine sehr hohe Tragkraft bei geringem Gewicht besitzen. Unter Druck- und Schubbelastungen neigen diese Strukturen aufgrund ihrer Dünnwandigkeit grundsätzlich zum Beulen. Es hat sich gezeigt, dass Schalenstrukturen oftmals im Nachbeulbereich Tragreserven haben, die in Zukunft besser genutzt werden sollen. Das Projekt COCOMAT beschäftigt sich mit dieser Problematik und es wird daran gearbeitet speziell für Flugzeugrumpfstrukturen aus Faserverbundwerkstoffen eine verbesserte Nachbeulsimulation zu entwickeln. Diese Arbeit beschäftigt sich zunächst mit den theoretischen Grundlagen, wobei die Schalentheorie nach K. Marguerre, die klassische Laminat-Theorie und Algorithmen zur numerischen Lösung nichtlinearer Gleichungen detailliert behandelt werden. Des Weiteren wird der Dämpfungsfaktor, der von der Simulationssoftware während der numerischen Berechnung benutzt wird, untersucht. Im letzten Teil dieser Arbeit wird das Klebelement aus der FEM-Software ABAQUS 6.5 hinsichtlich der Einsetzbarkeit für eine Verbindung der versteifenden Stringer mit der Schale eines CFK-Paneels untersucht.