 | Kintscher M. Entwurfsmethode für formvariable Flugelvorderkanten: Diss. … Dr.-Ing. / Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik, Braunschweig. - Köln: DLR, 2014. - xiii, 160 S.: Ill. - (Forschungsbericht; 2014-23). - Literaturverz.: S.152-160. - ISSN 1434-8454
|
1 Einleitung ................................................... 1
1.1 Motivation und Hypothese ................................ 1
1.2 Stand der Forschung ..................................... 3
1.2.1 Materialsysteme .................................. 3
1.2.2 Konzepte und Patente ............................. 5
1.2.3 Entwurfsmethoden ................................ 11
1.3 Ziele und Aufbau der Arbeit ............................ 13
2 Grundlagen und Definitionen ................................. 17
2.1 Geometrie .............................................. 17
2.2 Lastfalle .............................................. 19
2.3 Bewertungsgrundlagen ................................... 20
2.3.1 Zulässige Abweichungen von der Profilkontur
und Welligkeit .................................. 20
2.3.2 Selektive Verformbarkeit ........................ 22
2.3.3 Dehngrenze und Festigkeit ....................... 23
2.3.4 Gewicht ......................................... 24
3 Entwurf von formvariablen Strukturen ........................ 25
3.1 Realisierung von formvariablen Strukturen .............. 25
3.1.1 Aktuator und innerer Mechanismus ................ 27
3.1.2 Hautstruktur .................................... 28
3.1.3 Struktur zur Einleitung der Kräfte und
Momente ......................................... 29
3.2 Entwurfsparameter und Randbedingungen .................. 31
3.2.1 Ersatzmodel! für das vereinfachte
Hautsegment ..................................... 31
3.2.2 Zusammenhang von Entwurfsgrößen ................. 34
3.2.3 Krafteinleitung durch den Aktuator .............. 39
3.2.4 Diskussion ...................................... 40
3.3 Vorgehensweise für den Entwurf ......................... 42
3.3.1 Pre- Processing und Vorentwurf .................. 42
3.3.2 Abstimmung der Struktursteifigkeit .............. 44
3.3.3 Entwurf eines inneren Mechanismus ............... 45
3.3.4 Integration der Kinematik, Simulation und
Bewertung ....................................... 46
3.4 Zusammenfassung ........................................ 49
4 Entwurf der hochbelasteten, formvariablen Vorderkante ....... 51
4.1 Analyse und Vorentwurf .................................. 51
4.1.1 Ermittlung einer zulässigen
Hautdickenverteilung ............................ 51
4.1.2 Festlegung des Laminataufbaus ................... 52
4.1.3 Gestaltung der Längsversteifungen ............... 54
4.2 Parametrisierung und Modellierung ...................... 55
4.2.1 Parametrisierung ................................ 55
4.2.2 Modellierung .................................... 57
4.3 Strukturoptimierung .................................... 62
4.3.1 Einordnung der Optimierungsaufgabe .............. 62
4.3.2 Abstimmung der Struktursteifigkeit .............. 65
4.4 Entwurf des inneren Mechanismus ........................ 70
4.4.1 Optimierungsumgebung für den Entwurf der
Kinematik ....................................... 71
4.4.2 Einfluss von Abweichungen im
Verformungsverhalten ............................ 75
4.4.3 Randbedingungen für den Entwurf ................. 80
4.4.4 Selektive Versteifung der Struktur .............. 84
4.5 Zusammenfassung ........................................ 86
5 Experimentelle Validierung .................................. 87
5.1 Ermittlung von Material- und Strukturkennwerten ........ 87
5.1.1 Materialkennwerte ............................... 87
5.1.2 Strukturversuche ................................ 88
5.2 Versuchsaufbau und Durchführung ........................ 89
5.3 Versuchsergebnisse und Validierung ..................... 91
5.4 Zusammenfassung ........................................ 97
6 Erweiterung des Entwurfsverfahrens .......................... 99
6.1 Erweiterung der Zielfunktion um Restriktionen .......... 99
6.2 Übergang auf dreidimensionale
Vorderkantenabschnitte ................................ 101
6.2.1 Optimierung in Spannweitenrichtung ............. 101
6.2.2 Verformung der Vorderkante am
dreidimensionalen Tragflügel ................... 102
6.3 Zusammenfassung ....................................... 106
7 Zusammenfassung ............................................ 107
7.1 Ergebnisse ............................................ 107
7.2 Ausblick .............................................. 108
A Anhang ..................................................... 111
A.l Geometrie und Referenzdaten ........................... 111
A.2 Ersatzmodell eines Hautsegments ....................... 113
A.3 Strukturoptimierung ................................... 116
A.4 Entwurf des inneren Mechanismus ....................... 124
А.5 Experimentelle Validierung ............................ 128
A.6 Übergang auf dreidimensionale
Vorderkantenabschnitte ................................ 133
A.7 Anhang: Perspektiven .................................. 141
Abbildungsverzeichnis ......................................... 142
Tabellenverzeichnis ........................................... 150
Literaturverzeichnis .......................................... 152
|
|
