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Manufacturing distortions of a CFRP box-structure - A semi-numerical prediction approach

Kappel, Erik und Stefaniak, Daniel und Holzhüter, Dirk und Hühne, Christian und Sinapius, Michael (2013) Manufacturing distortions of a CFRP box-structure - A semi-numerical prediction approach. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing (51), Seiten 89-98. Elsevier. doi: 10.1016/j.compositesa.2013.04.003. ISSN 1359-835X.

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Offizielle URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359835X13001140

Kurzfassung

Counteracting undesired manufacturing distortions of carbon-composite structures is still a challenge for manufacturers. This paper presents a semi-numerical methodology to predict manufacturing-induced distortions of complex composite parts. The novel approach uses a combination of experimental, analytical and numerical procedures whereas standard shell elements are used for the FE calculations. The main innovation is the significant parameter reduction. Only one simulation parameter is necessary to predict the manufactured shape of a complex CFRP structure. For validation purposes, two CFRP box structures with dimensions of 798 mm × 206 mm × 55 mm (l × w × h) were manufactured and process-induced distortions are evaluated in detail using a high-precision 3D full-field measurement system. Measurements show that manufacturing distortions are mainly driven by the spring-in effect. However, a global curvature of the part is obtained which is likely due to forced-interaction induced by the aluminum male tool. The predicted process-induced deformations match precisely with the measurement results. Evaluation of the predicted distortions allow a clear distinction between spring-in induced and forced-interaction induced deformations. In consequence, obtained results show that effects due to forced-interaction need to be considered for suchlike structures fabricated on metallic tools when CTE_tool is larger than CTE_CFRP.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/98996/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Manufacturing distortions of a CFRP box-structure - A semi-numerical prediction approach
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kappel, ErikErik.Kappel (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-8760-8451NICHT SPEZIFIZIERT
Stefaniak, Danieldaniel.stefaniak (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8192-7454NICHT SPEZIFIZIERT
Holzhüter, DirkNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hühne, Christianchristian.huehne (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2218-1223NICHT SPEZIFIZIERT
Sinapius, MichaelNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:August 2013
Erschienen in:Composites Part A: Applied Science and Manufacturing
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.compositesa.2013.04.003
Seitenbereich:Seiten 89-98
Verlag:Elsevier
ISSN:1359-835X
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Layered structures; Finite element analysis (FEA); Residual/internal stress; Prepreg
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Flugzeuge
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L AR - Aircraft Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Militärische Technologien (alt), L - Strukturen und Werkstoffe (alt), L - Simulation und Validierung (alt)
Standort: Braunschweig
Institute & Einrichtungen:Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik > Funktionsleichtbau
Hinterlegt von: Kappel, Dr.-Ing. Erik
Hinterlegt am:30 Nov 2015 06:26
Letzte Änderung:06 Nov 2023 15:25

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