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Numerische Untersuchung des Impact-Verhaltens von NCF-CFK für Luftfahrtstrukturen

Titel: Numerische Untersuchung des Impact-Verhaltens von NCF-CFK für Luftfahrtstrukturen
Typ:
  • Studienarbeit
  • Diplomarbeit
  • Bachelorarbeit
  • Masterarbeit
Betreuer:
Status: offen

Hintergrund

Faserverbundwerkstoffe gehören zu den Leichtbauwerkstoffen, denen die größte potentielle Gewichtsersparnis in der Luftfahrt zugeschrieben wird. Durch die anisotropen Materialeigenschaften ist eine gezielte Auslegung der Struktur entsprechend der Lasten möglich. Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass es bei schlagartigen Belastungen des CFK, z.B. durch einen „Tool-Drop“ oder den Aufprall von Steinen während des Starts, zu signifikanten Schädigungen kommen kann.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes soll die Schädigung durch solche Impact Belastungen charakterisiert und simuliert werden.

Problemstellung

Im Rahmen der Abschlussarbeit sollen Impact-Simulation CFK-Platten durchgeführt werden. Im ersten Schritt wird dazu ein bestehendes User-Defined Materialmodell in Abaqus kalibriert und an Materialcharakterisierungsproben validiert. Dieses Materialmodell soll das nicht-lineare Verhalten des CFK und das entsprechende Puck-Versagenskriterium abbilden. Danach soll eine Modellierungsmethode zur Impact-Simulation erarbeitet und anhand von bestehenden experimentellen Versuchen validiert werden. Ziel ist die numerische Untersuchung und Charakterisierung der Schädigungsmechanismen für unterschiedliche Laminatdicken.

Aufgabe

  • Literaturrecherche zu Impact-Simulation und Material-/Versagensmodell
  • Adaption und Kalibrierung des IFB Materialmodells für NCF-Composite „nicht-lineare Puck“
    • Validierung am Single-Element Modell
  • Erstellung von Modellen und Durchführung von Impact Simulation
  • Vergleich mit experimentelle Untersuchungen
  • Numerische Untersuchung der Schädigungsmechanismen
  • Dokumentation

Anforderung

  • Kenntnisse bezüglich des Strukturverhaltens von FVK
  • Grundkenntnisse bezüglich Finite Elemente Simulation
  • Verantwortungsvolle und gewissenhafte Arbeitseinstellung

Kenntnisgewinn

  • Modellerstellung und Simulation mit ABAQUS
  • Simulation von Composites-Strukturen
  • Implementieren von Materialmodellen in der FEM