Entwicklung eines statisch überbestimmten Lastgeschirrs mit flexiblen Lasteinleitungselementen für Flugzeugstrukturversuche

Abstract

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein neues Konzept für Rumpflastgeschirre für Flugzeugstrukturversuche entwickelt. Die derzeit verwendeten Rumpflastgeschirre sind statisch bestimmt ausgeführt und deshalb in vielerlei Hinsicht aufwendig und kostenintensiv. Ziel dieser Diplomarbeit war daher eine den technischen Anforderungen entsprechende wirtschaftlich günstigere Lösung zu finden.<br />Das neue Lastgeschirr wurde statisch überbestimmt ausgeführt um eine einfachere und daher kostengünstigere Konstruktion zu realisieren.<br />Dadurch könnten bei Verformung der Struktur Zwangskräfte in der Struktur selbst entstehen. Diese werden durch flexible Elemente aber so gering gehalten, dass die Versuchsergebnisse nicht verfälscht werden.<br />Zunächst wurden die Grundlagen des Konzepts erarbeitet. Danach wurde die konstruktive Gestaltung festgelegt und ein Prototyp eines Lasteinleitungselementes gefertigt, auf der Zugprüfmaschine getestet und die Kennlinien bestimmt. Gleichzeitig wurde ein FEM-Modell erstellt mit dessen Hilfe die Auswirkungen des neuen Lasteinleitungskonzepts auf die Flugzeugstruktur untersucht wurden. Die erfolgreichen Prototypen-Versuche und die vielversprechenden Ergebnisse der FEM-Simulation ermöglichten es, das neue Lasteinleitungskonzept am Gesamtzellen-Ermüdungsversuchsstand der Airbus A320-Familie zu testen.<br />Es wurden zahlreiche neue Messstellen definiert und zwei Messkampagnen mit jeweils drei ausgewählten Lastfällen durchgeführt. Die Versuche haben gezeigt, dass das neue Lastgeschirr nur geringfügige Änderungen des Spannungszustandes der Teststruktur hervorruft. Somit war das technisch wichtigste Kriterium für den Erfolg des Konzepts erfüllt.<br />Diese Diplomarbeit wurde bei der IABG in Ottobrunn bei München durchgeführt.<br />

Within the framework of this diploma thesis a new concept of a fuselage loading tool for aircraft structure testing has been developed.<br />Currently used fuselage loading tools are statically determined and are therefore complex and expensive in many respects. The objective of this diploma thesis was to find a more cost-effective solution.<br />The new loading tool is a hyperstatic system in order to allow a simpler and therefore cheaper construction. Due to this, constraining forces could occur in the test structure when the structure is deformed.<br />Flexible elements, integrated in the loading tool, reduce these constraining forces to a minimum in order to not distort the test results.<br />At the beginning the basics of the new concept have been elaborated.<br />Then the design of the new loading tool has been determined. Also a prototype of a flexible load introduction tool has been developed and tensile tests were conducted to obtain the load-displacement relationship. Additionally, a FEM-Model has been created to investigate the effects on the test structure because of the new loading tool concept. Successful tensile tests with a developed prototype and promising results of a created FEM-Model made it possible to realize the new concept at the full scale fatigue test rig of the Airbus A320-Family for testing purposes. New measuring points were defined and two field campaigns with three different load cases were conducted.<br />The tests have shown that only minimal changes of the state of stress of the test structure occur and thus the most important technical criterion was fulfilled.<br />This diploma thesis has been carried out at the IABG in Ottobrunn near Munich.