Auswirkungen auf die Verbundplatten

Verbundwerkstoffe unter die Lupe genommen


Zahlreiche Technologien wurden entwickelt, um Sicherheit, Leistung und Kosten der Flugzeuge der letzten Generationen zu verbessern. Im Strukturbereich wurde eine neue Familie von Materialien entwickelt, die CFRP (Carbon Fiber Reinforced Composites) genannt wird. Die Analyse der Wirkungen auf diese Verbundstrukturen stellt nach wie vor eine große Herausforderung für die wissenschaftliche Gemeinde dar. Die Doktorarbeit, die in der R&D Abteilung von Sogeti High Tech und im mechanischen Labor des Instituts Clément Ader der Universität Toulouse durchgeführt wird, ermöglicht es unserem Unternehmen, bei Verbundwerkstoffen eine Spitzenrolle zu spielen.

Beobachten um besser zu antizipieren

Im Vergleich zu den herkömmlichen Metallen reduziert die Verwendung von Verbundstrukturen erheblich Masse und Kosten. Allerdings kann dieses Material Beschädigungen aufweisen, die durch den Einfluss geringer Energie entstehen können. So kann das Herunterfallen eines Werkzeuges bei der Fabrikation einen erheblichen Widerstandsverlust bewirken und zu vorzeitigem Versagen führen. Es ist daher wichtig, solche Reaktionen zu verstehen und zu antizipieren.

Diese Forschungsarbeit befasst sich mit der Toleranz hinsichtlich von Einwirkungsschäden der Verbundschichten (Kohlenstoff / Epoxy) bei Ply-drops, um ihre Effekte auf das Phänomen der Beschädigung zu untersuchen. Das Interesse an Ply-drops ist auf die ihnen innewohnende Verwundbarkeit hinsichtlich beginnender Schäden zurückzuführen. Darüber hinaus stellen sie das beste Mittel dar, das Gewicht in den großen Teilen zu reduzieren und sind deshalb unentbehrlich für die Konzipierung von Flugzeugen.

 Sie werden gerne einen Ply-drop verwenden

Man findet Ply-drops oft in großen Verbundstrukturen, um die Verwendung des Materials zu optimieren. Im Rumpf des Luftfahrzeugs ist die Plattendicke am Boden des Gitters verglichen mit den nahe an den Versteifungen liegenden Zonen geringer. Unter gegebner örtlicher Variante der Einhüllung führt die Präsenz dieser Ply-drops zu Diskontinuitäten, die gleichzeitig vom geometrischen und mechanischen Typ sind. Allerdings reduziert die Beanspruchung auch bei geringer Energie stark die Restfestigkeit der Verbundschichten..

Die durchgeführten Forschungen werfen Licht auf den Mechanismus  der Beschädigung der Verbundschichten. Sie messen den Restwiderstand der betroffenen Stichproben. Schließlich schlagen sie eine numerisches Modell der Simulation vor, das gut mit den experimentellen Ergebnissen korreliert.

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  • Carlos Ribeiro Simoes
    Carlos Ribeiro Simoes
    Sogeti Labs Fellow
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  • Eric_Paroissien
    Eric Paroissien
    Physics Verantwortlichen
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