Inhalt des Dokuments
Projektschwerpunkte
- Entwicklung eines klassischen Vorentwurfs für eine repräsentative Subkomponente
- Zerstörungsfreie Prüfung zur Ermittlung von strukturellen und geometrischen Imperfektionen
- Entwicklung eines parametrischen 3D-Mehrskalenmodells
- Untersuchungen verschiedener Versagensmechanismen (Rissversagen, Enthaftung, Beulen, Ermüdung)
- Lebensdauerversuche unter niederzyklischer Ermüdungsbelastung im Rahmen eines Vierpunktbiegeversuchs
- Datenassimilation unter polymorpher Unschärfe
- Designoptimierung unter polymorpher Unschärfe
- Verifizierung des robusten Strukturentwurfs
Projektplan
[2]
- © MuScaBlaDes
Das Ziel des Projekts ist die Identifikation
polymorpher Unschärfen beim Strukturdesign von Rotorblättern und die
Entwicklung von nichtdeterministischen Mehrskalenmodellen (in Raum und
Zeit) mit entsprechenden effizienten numerischen Verfahren, die diese
Unschärfen in die typische Kette „Design – Test –
Implementation – Wartung“ integrieren. Für die Analyse von Biege-
und Schubbeanspruchungen der Tragstruktur eines Rotorblattes unter
Windlasten wird eine neue repräsentative Subkomponente mit
kastenförmigen Profil definiert.
Während der Hauptfokus
in der ersten Projektphase auf den Verklebungen innerhalb eines
Rotorblattes lag, wird der Schwerpunkt der zweiten Projektphase auf
unterschiedliche Versagensmechanismen der kritischen Komponenten wie
Rissbildung, Enthaftung, Beulen und Ermüdung gesetzt.
Als erstes
werden die Unschärfen in einer repräsentativen Subkomponente
umfassend analysiert, um anschließend numerische Vorhersagen
validieren zu können. Diese Subkomponente wird auf traditionelle Art
und Weise entworfen und hergestellt. Die vorhandenen Unschärfen
werden mittels zerstörungsfreier Prüfverfahren (ZfP) identifiziert
und gemessen.
Das zweite Ziel ist die Entwicklung
nichtdeterministischer Modelle unter polymorpher Unschärfe für
Rissbildung, Enthaftung, Beulen und niederzyklische Ermüdung
einschließlich ihrer Wechselwirkungen. Diese Modelle werden in ein
parametrisches Strukturmodell auf Makroskala implementiert, welches in
der Lage ist, das Verhalten bei niederzyklischer
Ermüdungsbeanspruchung zu simulieren. Die dazugehörige zyklische
quasi-statische Belastungsfunktion wird aus bekannten repräsentativen
Lastkollektiven für Rotorblätter abgeleitet, welche die
Betriebslasten während der gesamten Lebensdauer simulieren.
Die gleiche quasi-statische Belastung wird experimentell auf die
Subkomponente bis zum Versagen aufgebracht. Dabei werden optische,
faseroptische und traditionelle Messverfahren zur Bestimmung von
Strukturantworten verwendet. Das dritte Ziel ist die Entwicklung von
Ansätzen zur Datenassimilation unter polymorpher Unschärfe und deren
Anwendung auf das numerische Modell unter Verwendung der gewonnenen
Messdaten. Die wesentlichen Unsicherheiten können damit
voraussichtlich richtig quantifiziert und minimiert werden.
Das vierte Ziel ist die Topologie-, Form- und
Querschnittsoptimierung der klassisch hergestellten Subkomponente
durch Verwendung des validierten parametrischen Modells. Die
Entwicklung geeigneter Methoden zur Strukturoptimierung unter
polymorpher Unschärfe ist eine zusätzliche Herausforderung.
Das robuste optimale Design der Subkomponente wird schließlich mit
dem ursprünglichen, klassischen Vorentwurf verglichen. Auf dieser
Grundlage kann die Rolle der polymorphen Unschärfe in der gesamten
Kette "Entwurf, Modellierung, Prüfung und Optimierung"
direkt sichtbar und messbar werden. Diese einzigartige Möglichkeit
ist die wesentliche Besonderheit des Projekts.
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