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Diplom- und Master-Arbeiten (eigene und betreute):

G. Wimmer:
"Strength Analyse of Composite Components - Implementation of New Procedures";
Betreuer/in(nen): H. E. Pettermann, D. H. Pahr; Institut für Leichtbau und Struktur-Biomechanik, TU Wien, 2006.



Kurzfassung deutsch:
Diese Arbeit entstand in Zusammenarbeit mit Fischer Advanced Composite Compos­ites (FACC) ein Hersteller von Flugzeugkomponenten aus faserverstärkten Kunststoffen. Zu Beginn wurden vorwiegend Innenraumkomponenten hergestellt doch mittlerweile wer­den auch zahlreiche Strukturkomponenten (Spoiler, Winglets,..) gefertigt. Dieser Trend erfordert auch eine Verbesserung der Berechnungsverfahren, um Versagen zuverlässig vo­raussagen zu können. Aus diesem Grunde hat FACC gemeinsam mit seinen Kunden neue Nachweisverfahren entwickelt.
Das Ziel dieser Arbeit ist es Möglichkeiten aufzuzeigen, diese neuen Verfahren in die von FACC verwendeten Programme zu implementieren. Zu Beginn wird ein kurzer Überblick über die klassische Laminattheorie und Versagenskriterien für die Einzelschicht und das Laminat gegeben. Im Anschluss folgt eine Beschreibung der zurzeit verwendeten Pro­gramme. Danach werden zwei neue Nachweisverfahren präsentiert und die Erfordernisse um diese Verfahren zu implementieren erarbeitet.
Das erste Verfahren beinhaltet einen Degradationsansatz, bei welchem nur Faserbrüche als kritisch angesehen werden. Die Degradation der Steifigkeit zufolge von Matrixschädigung wird durch eine Iteration berücksichtigt. Zur Beurteilung der Festigkeit einer Einzellage wird eine Kombination aus Puck und Yamada/Sun Kriterium verwendet. Dieses Ver­fahren erfordert eine iterative Berechnung des Laminatverhaltens. Im Rahmen dieser Arbeit konnte keine Möglichkeit gefunden werden die erforderlichen Berechnungsschritte in die von FACC verwendete Software zu implementieren.
Das zweite von FACC vorgeschlagenen Verfahren stellt die zulässigen Beanspruchungen der Einzelschicht in den Mittelpunkt. Ein empirischer Ansatz wird verwendet um die Festigkeit der Einzelschicht in Abhängigkeit des Laminataufbaues zu bestimmen. Dies verspricht in Kombination mit einem neuen Versagenskriterium eine präzisere Vorher­sage des Strukturversagens. Die nötigen Berechnungsschritte um dieses Verfahren zu implementieren werden diskutiert und es stellt sich heraus, dass eine Umsetzung mit be­nutzerdefinierten Funktionen möglich ist. Zur Kontrolle der Implementierung wird ein einfaches Laminat zusätzlich zu den benutzerdefinierten Funktionen mit einer Mathcad Berechnung analysiert. Als Anwendungsbeispiel wird ein Flugzeugspoiler analysiert. Hier kann im Detail nachvollzogen werden wie eine reale Struktur mit Hilfe der programmierten Funktionen beurteilt werden kann.

Kurzfassung englisch:
This thesis was prepared in cooperation with Fischer Advanced Composite Components (FACC) a supplier of structural and non-structural aircraft components. The increasing use of fiber reinforced composite components for structural aircraft components is ac­ companied by the use of more precise analyzing procedures. Therefore, FACC develops together with its customers new approaches to improve the prediction of structural failure.
The aim of this study is to investigate the possibilities of implementing new criteria in a software used by FACC. A short overview about the classical lamination theory and failure criteria is given in the beginning in order to make the reader familiar with the setup and used notation. This section is followed by a description of the software which is used by FACC. New approaches will be presented and the requirements concerning their implementation are developed.
The first procedure proposed by FACC contains a degradation approach which predicts the ultimate laminate strength. According to test results a combination of the Puck crite­ rion and the Yamada/Sun criterion is proposed, where only first fiber failure is considered critical instead of a first ply failure. In order to implement this in an Finite-Element analysis a non-linear calculation procedure is required. The software which is used so far does not offer the required features for the implementation.
The second approach is based on an empirical evaluation of the material allowables com­ bined with new failure criteria. This approach requires the calculation of the material allowables as a function of the laminate stacking sequence. The investigations show that user defined functions are well suited for the implementation of this analyzing procedure. A simple laminate is analyzed in two ways to verify the implementation. Finally, an aircraft spoiler is investigated with previously defined functions. This shows how a real structure can be analyzed with the presented implementation.

Erstellt aus der Publikationsdatenbank der Technischen Universität Wien.