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Titel:

Untersuchung des Torsionsverhaltens dünnwandiger, geschlossenzelliger Profilträger mit inhomogenem Querschnitt

Autor(en): T. Beelitz, A. Hadzhiyski, R. Kenfack, J. Marzik, B. Popiela, R. Sahr, T. Blümel, A. Krimmer
Zusammenfassung: Im Rahmen dieser Arbeit werden Berechnungsmethoden zur Bestimmung des Torsionswinkels und Torsionsschubflusses dünnwandiger, geschlossenzelliger Profilträger mit inhomogenem Querschnitt untersucht. Analytische Berechnungsmethoden bieten die Möglichkeit eines schnellen und kostengünstigen Systementwurfs. Die Beurteilung dieser analytischen Methoden hinsichtlich ihrer Abweichung von der Realität und Vergleichbarkeit mit anderen aufwändigeren Auslegungsmethoden ist daher von großem Interesse. Dazu werden die analytisch ermittelten Ergebnisse mit numerisch und experimentell bestimmten Werten verglichen und hinsichtlich ihrer Genauigkeit bewertet. Es werden Kastenträger aus glasfaserverstärktem Kunststoff mit unterschiedlichem Laminataufbau und Wandstärken in Gurt und Steg untersucht. Die Berücksichtigung des anisotropen Verhaltens sowie inhomogener Querschnitte stehen im Vordergrund. Die analytischen Berechnungsverfahren werden mit der klassischen Laminattheorie in MATLAB programmiertechnisch ausgeführt. Die lokalen Steifigkeiten entlang der Profilkontur werden ermittelt. Numerische Simulationen werden mittels Finite-Elemente-Methode in ANSYS durchgeführt. Die praktischen Versuche werden unter reiner Torsionslast vollzogen. Dabei wird der Drillwinkel optisch mittels LIMESS-System bestimmt. Der lokale Torsionsschubfluss wird durch die Messung der Schubverzerrung unter Verwendung von Dehnmessstreifen ermittelt. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen auf, dass der Drillwinkel unter Torsionsbelastung mittels analytischer Verfahren für kleine Winkel sehr genau vorhergesagt werden kann. Die ermittelten Versuchsdaten bestätigen die klassischen, stark vereinfachten analytischen Ansätze. Die gemessenen Schubverzerrungen deuten bereichsweise auf einen annähernd konstanten Verlauf hin. Die Berücksichtigung eines inhomogenen Profilquerschnittes mit abschnittsweise veränderlichen Steifigkeiten oder Dicken bietet nur geringfügigen Mehrwert. Die numerischen Ergebnisse stimmen mit den Versuchswerten gut überein.
Veranstaltung: Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2021
Verlag, Ort: Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2021
Medientyp: Conference Paper
Sprache: deutsch
Format: 21,0 x 29,7 cm, 9 Seiten
URN: urn:nbn:de:101:1-2021092413180807777387
DOI:10.25967/550319
Stichworte zum Inhalt: Faser-Kunststoff-Verbund, Torsionsverhalten von Leichtbaustrukturen, Torsionsschubfluss und Schubverzerrung, Finite-Elemente-Methode
Verfügbarkeit: Download - Bitte beachten Sie die Nutzungsbedingungen dieses Dokuments: CC BY-SA 4.0 OPEN ACCESS
Kommentar:
Zitierform:Beelitz, T.; Hadzhiyski, A.; et al. (2021): Untersuchung des Torsionsverhaltens dünnwandiger, geschlossenzelliger Profilträger mit inhomogenem Querschnitt. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/550319. urn:nbn:de:101:1-2021092413180807777387.
Veröffentlicht am: 24.09.2021