Schadensmechanik

Schadensmechanik beschäftigt sich mit dem Verhalten von Rissen oder Schädigungen in Materialien. Am Institut für Flugzeugbau und Leichtbau befassen sich die meisten Projekte mit Verbundwerkstoffen oder Aluminium und behandeln unterschiedliche Belastungsfälle, Strukturen und Untersuchungsmethoden (beispielsweise Versuche, numerische Simulation und analytische Annäherungen). Ziel dieser Projekte ist es, dass Rissfortschrittsverhalten und Versagen der Materialien besser zu verstehen und somit einen gesicherten Einsatz in Strukturen zu gewährleisten.

Abgeschlossene Projekte

Förderung: BMWi

Laufzeit: 2019 - 2022

Team: M. Rohdenburg, F. Runge, M. Haupt, P. Horst, S. Heimbs

Das Vorhaben IMeLa ist Bestandteil des Verbundvorhaben ALEGRO und befasst sich fokussiert mit der Verbesserung und Genauigkeitssteigerung des Auslegungs- und Lastenprozesses. Dies geschieht zum einen durch die neuartige Einbeziehung von Ermüdungs- und Damage-Tolerance-Aspekten im Vorentwurf und durch die Nutzung von in-service-Messungen z.B. für eine realitätsnähere Beschreibung der Ermüdungs- und Damage-Tolerance-Lasten im detaillierteren Auslegungsprozess oder für die spezifische Bestimmung der Wartungsanforderungen für individuelle Flugzeuge („specific maintenance“). Zum anderen soll die Genauigkeit des Lastenprozesses durch die Integration von hochwertigen CFD-CSM-Methoden erhöht werden, wobei ein wichtiger und notwendiger Fokus auf der Bereitstellung schnell auswertbarer Lastenbeschreibungen für den Lastenprozess liegt. Beide Themenbereiche tragen zur realitätsnäheren Analyse und Auslegung von Flugzeugen bei, sei es für effizientere Entwürfe oder für die Erweiterung der Leistungsmerkmale bestehender Modelle.

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Un-/zulässige Konfigurationen in Abhängigkeit von Rumpfradius und Hautdicke, Riss zwischen Spanten

Team: D. Kowollik

In dem Forschungsprogramm SFB-TR 40 liegt der Fokus in der Erarbeitung technologischer Grundlagen für den Entwurf thermisch und mechanisch hochbelasteter Komponenten zukünftiger Raumtransportsysteme.

Im speziellen forscht das IFL im Teilprojekt D2, in Zusammenarbeit mit dem Institut für Werkstoffe der TU Braunschweig, an dem Versagen und der Auslegung von Wärmedämmschichten für Kupfersubstrat im Bereich der Brennkammer von regenerativ gekühlten Flüssigkeitsraketentriebwerken. Hierbei wird am IFL die Problemstellung in unterschiedlichen Skalen untersucht. Ein globales FSI Modell einer Schubkammer dient hierbei zur Vorhersage der auftretenden thermalen und mechanischen Lasten. Randbedingungen des globalen Modells werden an einzelnen Schnitten an ein lokales FEM Modell übertragen, wobei mögliche Delaminationen eingebracht und mit einem bruchmechanischen Ansatz analysiert und bewertet werden.

Team: T. Fabel

Ein weiteres DFG-Projekt hat das IFL federführend in Zusammenarbeit mit dem Institut für Füge- und Schweißtechnik (Prof. Dilger) und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrttechnik (Prof. Wiedemann) bearbeitet. Dabei ging es sich um die Konstruktion, den Bau und inzwischen um den Betrieb einer Multiaxialen Panel-Testanlage (MPT), mit der große Leichtbaustrukturen inklusive ihrer Versteifungen (z.B. Rumpfschalen oder Tragwerkteile) unter mehrachsiger Belastung getestet und ermüdet werden können. Im Hinblick auf die Entwicklungen im Flugzeug- und Windkraftanlagenbau der letzten Jahre stehen dabei vor allem Lebensdaueruntersuchungen von Faserverstärkten Kunststoffen im Fokus der Betrachtung. Die Prüfmaschine steht inklusive der Betreuung und der Beratung zur Druchführung und Auswertung komplexer Versuche von Elementen und Sub-Komponenten sowohl universitärer Forschung als auch industriellen Partnern zur Verfügung

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Team: J. Bierbaum

The project "buck-damage", financially supported by the German Research Foundation (DFG), focuses on the combination of cracks due to accidental damages and stability problems as buckling. Tests are realized within this project as well as numerical analyses.

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Team: K. Dietrich

Das IFL erforscht zusammen mit der TU Hamburg-Harburg (Prof. Schulte), der TU Dresden (Prof. Hufenbach) und der Universität Stuttgart (Prof. Busse) die Einflüsse von herstellungsbedingten Defekten (Poren, Ondulationen, harzreiche Bereiche) und von betriebsbedingten Defekten (Impacts, Crash) auf das Werkstoffverhalten (GFK, CFK) unter quasi-statischer, zyklischer und hochdynamischer Belastung. Hierzu werden sowohl experimentelle Untersuchungen als auch numerische Simulaitonen durchgeführt.

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