Kurzfassung
Schadenstolerante Auslegung von Luftfahrzeugstrukturen erfordert fundierte Kenntnisse über das Versagensverhalten der betrachteten Strukturen. Umfassende experimentelle Untersuchungen sind zeitaufwendig und teuer. Simulationsmethoden ermöglichen eine vergleichsweise schnelle Untersuchung des Einflusses verschiedener Strukturparameter auf das Versagensverhalten. Dazu sind Simulationsmodelle erforderlich, welche die wesentlichen Versagensmechanismen erfassen. Bei den häufig in Luftfahrzeugen eingesetzten Sandwich-Strukturen mit Nomex®-Honigwabenkernen und Deckschichten aus Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) ist eine realitätsnahe Idealisierung vor allem der Wabenkernstruktur Grundlage zur Erfasssung der signifikanten Versagensphänomene. In der Arbeit werden zunächst aus der Analyse des Aufbaus der Nomex®-Honigwabenkerne Anforderungen für realitätsnahe Simulationsmodelle abgeleitet. Daran schließt sich die experimentelle Bestimmung der für die Simulation erforderlichen Materialkennwerte der Wabenzellwände an. Auf deren Basis wird ein Modell zur Simulation des Verhaltens des Zellwandmaterials entwickelt und anhand der Versuchsergebnisse validiert. Unter Verwendung des Zellwandmodells wird nun ein Simulationsmodell einer beispielhaften Nomex®-Honigwabe erstellt und unter Berücksichtigung verschiedener Lastfälle anhand ebenfalls durchgeführter experimenteller Untersuchungen an Wabenkernen validiert. Am Beispiel von Schlagbelastungen auf Sandwich-Platten mit FKV-Deckschichten und Nomex®-Honigwabenkern wird abschließend die mit dem entwickelten Simulationsmodell erzielbare hohe Qualität der Schädigungsvorhersage demonstriert.