Reliability based design of unstiffened fibre reinforced composite cylinders

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Autor/in:
Beteiligte Person:
  • Krause, Dieter
Verlag/Körperschaft:
Hamburg University of Technology
Erscheinungsjahr:
2017
Medientyp:
Text
Schlagworte:
  • buckling
  • reliability
  • CFRP
  • probabilistic analysis
  • Bayesian updating
  • 600: Technik
  • 600
Beschreibung:
  • In der Raumfahrt verwendete unversteifte Zylinderschalen unterliegen besonders hohen Ansprüchen bezüglich der Beherrschung von Unsicherheiten und des Gewichtes. Bisher verwendete Richtlinien basieren auf deterministischen Methoden und Daten von metal-lischen Zylindern, welche sich in ihrer Charakteristik deutlich von Schalen aus Kohlefa-serverbundwerkstoffen unterscheiden. In der vorliegenden Arbeit wird mit Hilfe um-fangreicher Versuche und Untersuchungen an Schalen aus Kohlefaserverbundwerkstof-fen eine probabilistische Methode entwickelt, um fertigungs-, test- und modellbedingte Unsicherheiten innerhalb eines Bayes’schen Rahmenwerkes zu quantifizieren und ent-sprechende Sicherheitsfaktoren zu kalibrieren. Dazu werden zunächst systematisch fertigungs- und testumgebungsbedingte Unsicher-heiten auf Mikro-, Meso- und Makroebene bestimmt. Im Rahmen einer Sensitivitätsana-lyse werden die Parameter bestimmt, welche einen signifikanten Einfluss auf die Beul-last haben und deren stochastisches Verhalten somit berücksichtigt werden sollte. Es wird ein Bayes’sches Rahmenwerk entwickelt innerhalb dessen die relevanten Unsi-cherheiten aktualisiert werden, sobald neue Messdaten vorhanden sind. Diese dienen als Input für eine Monte-Carlo Simulation, die eine Verteilungskurve für die zu erwar-tende Streuung der Beullast berechnet. Aus dieser wird ein Sicherheitsfaktor für die struktur- bzw. fertigungsbezogenen Unsicherheiten kalibriert. Zusätzlich wird mit Hilfe der Strukturversuche ein Bayes’sches Fehlermodell ausgewertet, das die Modellunsi-cherheit analysiert und einen Sicherheitsfaktor zu deren Abdeckung liefert. Die entwickelte Methode bietet die Möglichkeit in Abhängigkeit der gewünschten Zu-verlässigkeit und der a priori vorhanden Kenntnisse bzgl. der Unsicherheiten Sicherheits-faktoren zu kalibrieren. Dies ermöglicht eine verbesserte Ausschöpfung des Leichtbau-potentials. Mit Hilfe der verwendeten Bayes’schen Statistik ist es außerdem in transparenter Weise möglich, die statistische Datenbasis für CFK-Zylinder sowie die berechneten Sicherheits-faktoren für andere Zylinderdesigns zu übertragen bzw. weiter zu entwickeln.
Lizenzen:
  • info:eu-repo/semantics/openAccess
  • http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Quellsystem:
TUHH Open Research

Interne Metadaten
Quelldatensatz
oai:tore.tuhh.de:11420/1383