Schädigungsver­halten von Luftfahrzeug­strukturen in Sandwichbau­weise infolge Rissausbreitung im Wabenkern

Überblick

Verschiedene Flugzeugstrukturen, wie Seitenleitwerksruder und aerodynamische Verkleidungspanel sind in Sandwichbauweise ausgeführt. In Verbindung mit Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) in den Deckschichten und Honigwabenstrukturen als Kerne besitzen diese Strukturen sehr hohe gewichtsspezifische mechanische Eigenschaften.

Für den Betrieb von Verkehrsflugzeugen typische „Ground-Air-Ground“ (GAG) Zyklen führen zu Druckunterschieden am Boden und in Reiseflughöhe. Dadurch bedingt wirken vor allem bei Sandwich- strukturen mit Wabenkernen, zusätzliche Lasten senkrecht auf die Innenseite der Deckschichten. So können von vorhandenen Imperfektionen (Vorschädigungen im Anbindungsbereich der Deckschichten) ausgehend Risse entstehen oder Bereiche mit Deckschichtablösungen sich ausbilden.

Um diesen Versagensszenarien zu begegnen, werden aktuell Prüfvorschriften in diesem Kontext entwickelt. Zur Schaffung von notwendigem Grundlagenwissen ist die Durchführung entsprechender Versuche erforderlich. Vor diesem Hintergrund, sind für vorhandene Prüfmaschinen notwendige Prüfvorrichtungen zu entwickeln. 

Mögliche Schwerpunkte

• Konstruktion und Umsetzung einer Vorrichtung zur Bestimmung des Rissfortschrittverhaltens bzw. der Bruchzähigkeit Mode I belasteter anrissbehafteter Sandwichstrukturen mit Honigwabenkernen bei statischen und dynamischen Belastungen (Single Cantillever Beam - SCB Test)
• Konstruktion und Umsetzung einer Vorrichtung zur Bestimmung des Rissfortschrittverhaltens bzw. zur Bestimmung der Bruchzähigkeit Mode I / Mode II belasteter anrissbehafteter Sandwichstrukturen bei statischen und dynamischen Belastungen (Sandwich Mixed-Mode Bend - S-MMB Test)
• Konzeption und Aufbau der SCB und S-MMB Test Prüfstände zur Untersuchung von Sandwichstrukturen und Etablierung  erforderlicher Auswertealgorithmen

• Entwicklung numerischer Simulationsmodelle zur Vorhersage des Rissfortschrittes in Sandwichstrukturen unter statischen bis zyklischen Belastungen

© Thomas Eipper

Research Associate

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Mr Dr.-Ing. Falk Hähnel

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