Nichtlineare Effekte bei großen Verformungen elastischer Strukturen

Abstract

Die konventionelle Analyse von Strukturmodellen wird unter der Voraussetzung von kleinen Verformungen linearisiert betrachtet. Bei sehr elastischen Strukturen wie den so genannten HALE (High-Altitude -- Long-Endurance) Flugzeugen, bei denen große Deformationen auftreten, würde die lineare Analyse zu starken Abweichungen zwischen Theorie und Realität führen. Die nichtlinearen Effekte bei großen Verformungen wurden im Rahmen dieser Arbeit untersucht. So wird zum Beispiel gezeigt, dass die aktualisierte Steifigkeit der nichtlinearen statischen Analyse zu einer scheinbaren ``Verkürzung'' des Balkens führt, und wie sich die Eigenfrequenzen der Torsion und der Schwenkbiegung bei der Eigenwertanalyse in Abhängigkeit von der Durchbiegung verändern. Zusätzlich werden die Theorie der ``quadratischen Eigenbewegungsformen'' sowie der Effekt der ``Follower-Force'' zur Bestimmung der nichtlinearen statischen Deformation verwendet und die Ergebnisse miteinander verglichen. Es soll gezeigt werden, wie die konventionelle Analyse zum Entwurf von Luftfahrzeugen um die nichtlinearen Effekte bei großen Verformungen ergänzt werden kann.