Abschlussarbeiten

Im europäischen Forschungsprojekt EXAELIA ist die Universität Stuttgart dafür verantwortlich, einen skalierten, modularen Flugversuchsträger zu entwerfen, mit dem die Integration verschiedener Antriebsstränge untersucht werden kann. In der aktuellen Phase liegt der Schwerpunkt vor allem auf grundlegenden Konzeptarbeiten und der ersten Auslegung wesentlicher Hauptkomponenten.

In der angehängten Datei finden Sie aktuell verfügbare Abschlussarbeitsthemen.

Auxetische Strukturen sind durch eine negative Querkontraktionszahl gekennzeichnet und weisen außergewöhnliche mechanische Eigenschaften wie erhöhte Energieabsorption und Energiedissipation, verbesserte Schadensresistenz, und ein anpassbares Steifigkeitsverhalten auf. Während auxetische Gitterstrukturen bisher überwiegend aus isotropen Materialien untersucht wurden, ist die Kombination mit anisotropen Faserverbundwerkstoffen bislang nur unzureichend erforscht.
Ziel dieser Arbeit ist der Entwurf, die Herstellung und die experimentelle Untersuchung einer auxetischen Gitterstruktur aus einem Faserverbundwerkstoff. Diese Gitterstrukturen sollen in den Kontext der Triebwerksaufhängung bei heckmontierten Triebwerken in neuartigen Flugzeugentwürfen gerückt werden. Der Fokus liegt auf der Analyse des mechanischen Verhaltens unter quasistatischer Belastung sowie auf den Schwingungseigenschaften der Struktur, um das Potenzial auxetischer FVK-Gitter für den Leichtbau zu bewerten.

The study shall be performed computer-based with a virtual, verified ATD (Anthropomorphic Test Device)
representing an average pilot with and without helmet, a typical helicopter seat and harness system, including
an airbag, focusing on a neck-collar for the air bag.
Your main responsibilities will include:
• Literature Review: Researching current state-of-the-art airbag systems and biomechanical injury criteria.
• Familiarization with models & tools (CATIA, FE solver LS-DYNA, pre/post processing, scripts)
• Model Development:
o Building a simplified FE model of the neck-collar airbag (initially modelled as fully inflated).
o Developing a simplified model to account for helmet effects (as additional mass or simplified FE mesh).
o Simulation Setup: Integrating the ATD, seat, harness, and new airbag/helmet models within the LSDYNA
environment.
• Parametric Study:
o Performing simulations based on certification-relevant crash pulses spanning over typical helicopter
accident scenarios, covering dominant vertical or longitudinal accelerations with lateral components.
o with and without airbag,
o with and without helmet
• Analysis & Assessment: Evaluating the impact of parameters on survivability using injury criteria (HIC,
neck loads, etc.) and head trajectory analysis.
• Documentation: Providing full technical, CAD, and FE model documentation.

Im Rahmen dieser Arbeit soll der für kontaktintensive mehrfadenbasierten Simulationsmodelle optimierte FE-Solver SimTex bezüglich einer Anwendbarkeit für eine numerische Simulation des Fertigungsprozesses des kernlosen Faserwickelns mit einer nachgeschalteten expansionsbasierte Modellierungsstrategie zur Abbildung der Faserbündeldeformation untersucht werden. Hierbei soll ein Python-basierter Optimierungsworkflow mit Prä- und Postprozessoren zur Modellbildung und Auswertung erweitert und als Basis für Parameterstudien und Parameterkalibrierung kleiner Referenzstrukturen genutzt werden. Die Ergebnisse sollen anschließend in Bezug auf Limitierungen des Modellierungsansatzes, der Berechnungsdauer und Abweichung zu geometrischen Messdaten entsprechender realer Probekörper untersucht werden.

Arbeitspakete:
- Literaturrecherche und Einarbeitung (Kernloses Faserwickeln (CFW), textile submesoskopische Multifilament Modellierungsstrategien)
- Untersuchung der Verwendbarkeit des Solvers SimTex für die Problemstellung
- Weiterentwicklung eines Prä- und Postprozessors zur Modellbildung und Kalibrierung
- Untersuchung von Parametern auf das Modellierungsergebnis und Kalibrierung
- Validierung der Ergebnisse anhand existierender experimenteller Ergebnisse
- Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse

Im europäischen Forschungsprojekt EXAELIA ist die Universität Stuttgart dafür verantwortlich, einen skalierten, modularen Flugversuchsträger zu entwerfen, mit dem die Integration verschiedener Antriebsstränge untersucht werden kann. In der aktuellen Phase liegt der Schwerpunkt vor allem auf grundlegenden Konzeptarbeiten und der ersten Auslegung wesentlicher Hauptkomponenten.

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