Bei neuen FKV- und Hybridbauweisen in der Luftfahrt und im Verkehrbereich bei Hochgeschwindigkeitszügen ist die Beherrschung der umfangreichen Impact-Landkarte für Hochgeschwindigkeitsaufprall (High Velocity Impact, HVI) ein Schlüsselthema.
Mannlochdeckel der Tragflügeltanks bei Einschlag von Reifenteilen,
Paneele zum Schutz gegen Landebahn-Partikel in Fahrwerkskästen,
Hochauftriebshilfen unter Vogelschlag,
Triebwerk-Containment beim Einschlag von Turbinen-Teilen,
Schutzsysteme für Steuer- und Kommunikationssysteme.
Diese Impact-Szenarien können in der Beschussanlage des Instituts dargestellt werden. Dennoch werden zunehmend Bauweisen und Designprinzipien in umfangreichen Simulationen auf ihre Sensitivität bezüglich HVI hin untersucht.
Dabei werden folgende Themen bearbeitet:
Verbesserung und Weiterentwicklung von FKV-, Hybrid- und Sandwich-Versagensmodellen
Schädigungsversuche und -simulationen (insbesondere Delamination)
Modellierung von deformierbaren und zersplitternden/-fließenden Projektilen
Bewertung doppelschaliger und monolithischer Rumpfkonzepte unter Impactbelastung durch Tests und Simulationen
HVI bei hybriden Fanschaufeln und Triebwerkskomponenten
Einsatz neuester NDT-Technologie (z. B. Computer Tomographie) zur Schadenscharakterisierung und zur Kalibrierung von lokalen Schädigungsmodellen bei Einwirkung massiver Stoßlasten
Im Sinne einer Effizienzsteigerung (Kosten, Zeit, Gewicht) in Entwicklungs-, Nachweis- und Zulassungsphasen soll hier künftig eine numerisch abgestützte Methodik stärker zum Tragen kommen. Diese muss zum einen der Energieabsorption und Resttragfähigkeit im Sinne einer Damage Tolerance Rechnung tragen, zum anderen der Dynamik und der stochastischen Natur von HVI-Ereignissen gerecht werden.
Des Weiteren gelingt durch die Simulationskette die Übertragung der Methodik auf Großstrukturen mit innovativen Ansätzen in der Material- und Fügetechnik (thermoplastische und duromere FKV, Hybrid) und der Bauweise (Doppelschale, Hybrid, Multi-Material-Design). Dabei kommen stochastischer Methoden, aber auch Multi-scale Modeling und Multi-Model-Coupling zum Einsatz, die eine Parallelisierung von Rechnungen durch Cluster-Rechner erfordern.
Nicht immer ist die Lasttragfähigkeit und Schutzfunktion realisierbar. Eine Zielfunktion ist aus diesem Grunde, möglichst viel Energie mit möglichst leichten Schutzsystemen abzufangen. Die Arbeiten umfassen die Konzeptentwicklung und die Materialkomposition, das Engineering einschließlich der numerischen Simulation und die Umsetzung und die Erprobung entsprechender Schutzsysteme.
