Analytische und semi-analytische Verfahren zur Ermittlung der Beanspruchungen in Klebverbindungen - Analyse, Vergleich und Implementierung

Kleben ist ein wichtiges Fügeverfahren für Faserverbundwerkstoffe, sowohl in der Luftfahrt als auch in Windkraftanlagen. Während in der Luftfahrt vorwiegend sehr dünne Klebschichten verwendet werden, sind diese in Windkraftrotorblättern teilweise um ein Vielfaches dicker. Ziel ist es die strukturmechanische Bewertung von Klebschichten bereits in frühen Entwicklungsstadien zu berücksichtigen. Da im Vorentwurf zumeist viele Konfigurationen analysiert werden müssen, sind Finite Elemente Berechnungen häufig zu zeitaufwendig. Hier werden schnelle, hinreichend genaue Methoden benötigt. Zur Berechnung der Beanspruchungen in Klebverbindungen existiert dafür eine Vielzahl analytischer und semi-analytischer Ansätze.

Im Rahmen der Arbeit sollen die vorliegenden Methoden untersucht und hinsichtlich ihrer Eignung für unterschiedliche Anwendungsfälle kategorisiert und bewertet werden. Ausgewählte Methoden werden anschließend umgesetzt. Die Berechnungen sollen anhand von Finite Element Analysen verifiziert werden. Hierfür sind geeignete Modelle zu entwickeln und parametrisch umzusetzen.

Ihre Aufgaben sind im einzelnen:
• Literaturrecherche
• konzeptionelle Umsetzung der Spannungsermittlung und geeigneter Versagenskriterien
• Implementierung ausgewählter Methoden (MATLAB, Python, Java, o.ä.)
• Entwicklung parametrischer FE-Modelle der untersuchten Strukturen
• Verifizierung der analytischen Berechnungen anhand von Literaturangaben und Finite-Elemente-Analysen
• Bewertung der Methoden
• Dokumentation der Arbeit

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik

Abschlussart

Bachelorarbeit / Masterarbeit / Diplomarbeit

Branche

Maschinenbau und Betriebstechnik

Schlagwörter

FE-Modell Java Python Matlab Finite Element Analyse Windkraftanlagen Raumfahrt Luftfahrt Faserverbundwerkstoffe

Anforderungen

• laufendes Studium der Fachrichtungen Maschinenbau, Luft- und Raumfahrttechnik, Leichtbau, Angewandte Mechanik, Ingenieurinformatik, Mathematik o.ä. von FH oder Uni
• Interesse an der Umsetzung und Verifizierung/Validierung analytischer und semi-analytischer Strukturberechnungsmethoden
• erste Erfahrungen mit kommerziellen FEM Tools (Abaqus, Ansys, Nastran, o. ä.)
• Erfahrung mit Programmiersprache (Java, Python, Fortran o. ä.) oder Computer Algebra System (MATLAB, Mathematica o. ä.) wünschenswert
• gründliches, zuverlässiges und selbstständiges Arbeiten
• gute Deutsch- und Englischkenntnisse in Wort und Schrift

Zusatzinformationen

DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik

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