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Organisationseinheit Strukturmechanik – Informationen für Studenten



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Wir suchen Studierende der Fachrichtungen Luft- und Raumfahrt, Maschinenbau oder Bauingenieurwesen mit guten Grundkenntnissen und Interesse an der Mechanik zur Bearbeitung verschiedener Themen. Wir betreiben praxisorientierte Forschung in den Bereichen

  • Entwicklung, Programmierung und Validierung schneller Berechnungsverfahren
  • Strukturberechnungen mit selbstentwickelten und kommerziellen Berechnungsprogrammen
  • Entwicklung von Prüfverfahren
  • Durchführung von Versuchen.

Im Rahmen von Industrieaufträgen arbeiten wir mit führenden Unternehmen der europäischen Luft- und Raumfahrtindustrie zusammen. In internationalen Projekten kooperieren wir gegenwärtig mit Industrie- und Forschungspartnern aus Europa, Asien und Australien. Bei Interesse und entsprechender fachlicher Eignung besteht die Möglichkeit, Studien- oder Diplomarbeiten bei einem unserer nationalen oder internationalen Kooperationspartner durchzuführen.

Übersicht über Themenbereiche für Studien- und Diplomarbeiten, HiWi-Jobs und studienbegleitenden Praktika

  • Stabilität
    Leichtbaustrukturen in der Luft- und Raumfahrt, aber auch im Maschinenbau oder Bauingenieurwesen, sind bei Druck- und Schubbelastung aufgrund ihrer hohen Schlankheit beulanfällig, sie haben jedoch oft noch Tragreserven im Nachbeulbereich. In zunehmendem Maße werden zur Gewichtsreduzierung Faserverbundwerkstoffe aus CFK eingesetzt, die bei der Berechnung höhere Ansprüche stellen als isotrope Werkstoffe. Das Verformungs- und Stabilitätsverhalten dünnwandiger Leichtbaustrukturen wird durch numerische Berechnungsverfahren und Versuche simuliert bzw. untersucht.
    Ansprechpartner ist Dr.-Ing. Richard Degenhardt .
  • Schadenstoleranz
    Bei Faserverbundwerkstoffen unterscheidet man drei verschiedene Versagensmodi: Zum einen können sowohl die Fasern als auch das umgebende Harz brechen (Faser- und Matrixbruch), und zum anderen können sich die einzelnen, aus Fasern und Harz bestehenden Schichten voneinander ablösen (Delamination). Besonders gefährlich sind mit bloßem Auge unsichtbare Schäden innerhalb der Faserverbundstruktur, etwa infolge einer Schlagbelastung. Trotz ihrer Unsichtbarkeit können diese Schäden eine erhebliche Beeinträchtigung der Tragfähigkeit zur Folge haben. Zur Vorhersage von Schädigung und Restfestigkeit von Faserverbundstrukturen wird in der OE Strukturmechanik das FE-Tool CODAC entwickelt.
    Ansprechpartner ist Dr.-Ing. Alexander Kling .
  • Zerstörungsfreie Schadensdetektion
    Ansprechpartner ist Dr.-Ing. Wolfgang Hillger .
  • Thermomechanik
    Faserverbunde besitzen hervorragende mechanische Eigenschaften, die sehr stark temperaturabhängig sind. Mit steigenden Temperaturniveaus verschlechtern sich diese deutlich, was bis zum Versagen von mechanisch belasteten Strukturen führen kann. Insbesondere in Luft- und Raumfahrt, wo derartige Materialien großen Einsatz finden, ist dies von besonderer Bedeutung. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, zu jedem Zeitpunkt einer Mission exakte Vorhersagen über den Thermalhaushalt geben zu können. Des Weiteren kann die Anzahl kostenintensiver Experimente durch abgesicherte Berechnungsergebnisse erheblich reduziert werden. Hierzu werden das thermische Verhalten von Faserverbundstrukturen, auf Basis numerischer Berechnungsverfahren und experimenteller Tests, untersucht, mittels inverser Verfahren wichtige thermische Parameter bestimmt und eigene Berechnungsmethoden entwickelt sowie angewandt.
    Ansprechpartner ist Dipl.-Ing. Tobias Wille.
  • Festigkeit
    Eine Herausforderung bei der Analyse von Faserverbundwerkstoffen ist die Vorhersage der Festigkeiten bei statischen und dynamischen Belastungen. Das Versagensverhalten von Verbundwerkstoffen wird durch eine Vielzahl unterschiedlicher materialspezifischer Phänomene geprägt. Insbesondere mehrachsige Spannungszustände führen zu einer komplexen Schadensausbreitung im mikromechanischen Bereich und schließlich zu einer makromechanischen Materialdegradation. Die exakte Vorhersage der Festigkeiten von Faserverbundwerkstoffen bedingt daher ein möglichst genaues Modell, das anhand von Werkstofftests validiert wird. Für diese Modelle muss eine Vielzahl unterschiedlichster Effekte beachtet und verifiziert werden. Die Forschungen konzentrieren sich hier auf Versagensmodelle, die dreidimensionale Material- und Belastungseigenschaften berücksichtigen. Neben der Analyse des Werkstoffverhaltens mit numerischen Methoden (FEM) werden Experimente benötigt, mit denen das versagensmechanische Verhalten von Verbunden bei dreidimensionalen Belastungen bestimmt werden kann.
    Ansprechpartner ist Dr.-Ing. Alexander Kling.

Bei Interesse wenden Sie sich bitte an die Ansprechpartner der jeweiligen Fachgebiete. Ansprechpartner für allgemeine Fragen zu Praktika, HiWi-Jobs, Studien- und Diplomarbeiten in der Organisationseinheit Strukturmechanik ist Dr.-Ing. Richard Degenhardt . 
Anfragen (mit beigefügten Unterlagen in elektronischer Form) richten Sie bitte an Herrn Dr. Kling.

Einige Kooperationspartner:

Einige abgeschlossene Studien- und Diplomarbeiten:

  • Alexander Grünwald: Einfluss lokaler Effekte auf das Tragverhalten von Flugzeugrümpfen, 2002.
  • Michael von Husen: Untersuchungen zu Tailored Fiber Placement, 2002.
  • Jens Mündel: FE-Simulation eines axial gedrückten, versteiften CFK-Paneels, 2003.
  • Marius Greskamp: Bestimmung der Degradation von Faserverbundwerkstoffen mit dem Equivalent Constraint Model, 2003.
  • Konrad Schuster: Nichtlineare Tragwerksanalyse axial gedrückter, versteifter CFK-Paneele, 2004.
  • Sven Hiller: Thermalanalyse einer Satellitenantennenstruktur, 2004.
  • Reinsch, Axel: Numerical Finite-Element-Analysis of degradation in stiffened CFRP panels, 2005.
  • Römelt, Philipp: Entwurf von axial gedrückten, versteiften CFK-Panelen unter Schädigungsaspekten, 2005.
  • Andrè Bainer: Validierungsrechnungen zu “High Radiation Compartment”, 2005.

Kontakt
Dr.-Ing. Tobias Wille
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
, Abteilungsleiter Strukturmechanik
Tel: +49 531 295-3012

Fax: +49 531 295-2232

E-Mail: Tobias.Wille@dlr.de
Prof. Dr.-Ing. Richard Degenhardt
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
, Strukturmechanik
Tel: +49 531 295-3059

Fax: +49 531 295-2232

E-Mail: Richard.Degenhardt@dlr.de
Dr.-Ing. Wolfgang Hillger
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik
, Multifunktionswerkstoffe
Tel: +49 531 295-2306

Fax: +49 531 295-2399

E-Mail: Wolfgang.Hillger@dlr.de
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