Struktursimulation

Beanspruchungsbasierte Potenzialbewertung für Faserverbund-Bauweisen

Schnelle, automatisierte Analyse und Bewertung von Beanspruchungen in großen Baugruppen

Zusammenfassung

  • Analyse der Hauptnormalspannungen im Anschluss an eine Simulation (Postprocessing)
  • Gleichzeitige Analyse und Darstellung von mehreren Lastfällen
  • Ermittlung von Hauptlastpfaden
  • Zuordnung geeigneter Lagenaufbauten
  • Potenzialbestimmung für Faserverbundbauweise

Themenbeschreibung

Für die schnelle Abschätzung des Potenzials eines Bauteils oder einer Baugruppe für Faserverbundbauweisen, wird am Institut eine spezielle Methodik entwickelt. Ziel ist es, automatisiert bestehende Berechnungsergebnisse zu analysieren und Vorschläge bezüglich einer geeigneten Umsetzung in Faserverbundbauweise und des Potenzials der Umsetzung auszugeben. Hierdurch kann die Entwicklungszeit von Baugruppen durch Filterung geeigneter Strukturen signifikant verkürzt werden.

Details der Herangehensweise

Stand der Technik - Auslegung von Faserverbundbauteilen

Die Beanspruchung von Faserverbundstrukturen kann heutzutage numerisch bestimmt werden. Jedoch muss der spezifische Lagenaufbau des Laminats für jedes Bauteile entsprechend definiert werden. Die Faserorientierung in den einzelnen Lagen des Laminats kann der Berechnungsingenieur zunächst anhand von Erfahrungswerten wählen und gegebenenfalls numerisch optimieren. Letztlich führt der iterative Prozess zu einer numerisch abgesicherten Auslegung eines Bauteils.

Ansatz der Methodik - Bewertung von Bauteilpotenzialen

Die Beanspruchung in allen Bauteilen der Baugruppe wird basierend auf bestehenden Berechnungen der isotropen (bspw. metallischen) Struktur analysiert.
→ Postprocessing: Schnelles Screening der Beanspruchungsverteilung in der Baugruppe

Durch die Bewertung der Beanspruchung, anhand von Hauptnormalspannungen, können geeignete Lagenaufbauten analytisch bestimmt werden.
→ Analyse: Elementweise Bewertung von Hauptnormalspannungsverteilungen für mehrere Lastfälle

Die Lagenaufbauten quasi-isotrop, biaxial und unidirektional unterscheiden sich in ihrem strukturellen Potenzial gegenüber herkömmlichen isotropen Bauweisen.
→ Potenzial: Potenzialabschätzung unterschiedlicher Lagenaufbauten

Durch gezielte Betrachtung von Bereichen mit hohen Potenzialen, kann der folgende Auslegungsaufwand (nach Stand der Technik) auf wenige zielführende Bauteile reduziert werden.
→ Auslegung: Gezielte Auswahl von Bauteilen oder Baugruppenbereichen

Dieses Bild zeigt Dennis Zink
Dipl.-Ing.

Dennis Zink

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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