DeMAnD – Datenbank für dynamische Eigenschaften von Luftfahrtmaterialien

Das DeMAnD Project wurde aufgesetzt, um ein mechanisches Charakterisierungsprogramm für typische Luftfahrtmaterialien durchzuführen und die ermittelten Eigenschaften einer Datenbank für dynamische Materialeigenschaften zuzuführen. Besonderer Fokus lag auf Materialien für Sitze und energieabsorbierende Strukturen von Kleinflugzeugen.

Projektpartner
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V., INEGI - Institute of Science and Innovation in Mechanical and Industrial Engineering

Laufzeit
01.09.2016 – 31.03.2018

Fördergeber
Clean Sky 2 Joint Undertaking im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms „Horizont 2020“ der Europäischen Union

Motivation
Das DeMAnD Projekt hatte folgende Ziele:

1. Bestimmung des dehnratenabhängigen Verhaltens von typischen Materialien für Flugzeugsitze und Crash-Absorber (Metalllegierungen, Faserverbundwerkstoffe, Schäume).
2. Effizientes und dennoch komplette Abdeckung des gesamten Dehnratenregimes von quasi-statisch bis zu Dehnraten von 500 s-1.
3. Entwicklung neuer Testverfahren und -geometrien für die dynamische Charakterisierung der im Projekt betrachteten Materialien.
4. Bestimmung der kompletten Spannungs-Dehnungs-Antwort für die festgelegten Materialien und Dehnratenregimes.
5. Bestimmung von Dehnrateneinflüssen auf relevante Materialeigenschaften (z.B. Steifigkeit, Festigkeit, Bruchdehnung).

Vorgehen
Das Projekt lieferte folgende Hauptergebnisse:

1. Die Studie zu Probengrößeneffekten (Vergleich von Standard-Probengeometrien und -größen, die durch ASTM-Normen vorgegeben sind, und kleineren Proben, die für die Tests der Dehnratenstudie notwendig waren) zeigte, dass die verkleinerten Testgeometrien zu repräsentativen mechanischen Materialeigenschaften führten und somit für zukünftige Tests unter hohen Dehnraten für die betrachteten Materialarten und Testarten geeignet sind.
2. Für die im Projekt betrachteten metallischen Materialien wurde kein signifikanter Dehnrateneffekt gemessen.
3. Für das betrachtete Carbon SMC Material wurde kein signifikanter Dehnrateneffekt gemessen.
4. Für die betrachteten textilen Carbon- und Glasmaterialien konnte ein signifikanter Dehnrateneffekt nachgewiesen werden. Ausnahme war die 0°-Belastung des textilen Carbon Materials.
5. Die Spannungs-Dehnungs-Antwort bei „Crushing” des Schaummaterials zeigte eine offensichtliche Dehnratenabhängigkeit. Eine quantitative Analyse dieses Effekts war jedoch auf Grund von Unterschieden im Spannungs-Dehnungs-Verhalten der zur Verfügung stehenden Schaummaterialien (Testpanels) nicht möglich.

Das Projekt erreichte folgenden Fortschritt über den bisherigen Stand der Technik hinaus:

1. Das Faktum, dass keine signifikante Dehnratenabhängigkeit für die metallischen Materialien beobachtet wurde, ist einzigartig, denn die Tests beinhalteten ein breites Spektrum an verschiedenen Metalllegierungen und wurde alle mit demselben Setup durchgeführt (üblicherweise müssen dynamische Materialeigenschaften aus verschiedenen Publikationen „gesammelt“ werden, was einen direkten Vergleich erschwert).
2. Die Resultate für das Carbon SMC Material sind vollständig neu und sollen in einem Fachzeitschriftenartikel publiziert werden.
3. Die Vollständigkeit der erhaltenen Ergebnisse für textile Verbundmaterialien ist einzigartig und wertvoll (Carbon und Glas, 0° und 90° Zug und Druck).

Publikationsliste
M. Ploeckl; D. Schüler; S. Pourhassan; P. Moreira; H. Koerber; High strain-rate behavior of sheet molding compounds under tension, compression, and shear loading. International Conference on Composite Structures 20 4th – 7th of September, Paris

Ansprechpartner
Luciano Avila Gray, M.Sc.; Dr.-Ing. Swen Zaremba

Abschlussbericht
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