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45,80 €ISBN 978-3-8440-8691-1Softcover126 pages59 figures189 g21 x 14,8 cmEnglishThesis
July 2022
Ulrike Martens
Towards a reliable fatigue life prediction in metallic crack patching
Alternde Flugzeugflotten und die damit einhergehende Ermüdungsproblematik sind ein wichtiges Luftfahrtthema. Aus wirtschaftlichen und nachhaltigen Gründen ist die Verlängerung der Einsatzfähigkeit alternder Komponenten von großem Interesse.
Der Einsatz geklebter Reparaturpflaster aus FKV kann das Wachstum von Ermüdungsrissen in metallischen Bauteilen im laufenden Betrieb deutlich reduzieren ohne die Tragfähigkeit der Struktur zu vermindern.
Obwohl bereits seit den 1980er Jahren effektive Berechnungsmethoden zur Vorauslegung verfügbar sind, konzentriert sich der Großteil aktueller Studien immer noch auf den Nachweis der generellen Wirksamkeit und Verbesserung der Vorauslegung. Die eigentliche Problematik liegt jedoch in der zuverlässigen Abschätzung der Betriebsdauer. Zyklisch wechselnde Beanspruchungen führen dazu, dass die Funktionsfähigkeit des Pflasters mit der Zeit abnimmt. Die ursprünglich ermittelte Reduktion der Spannungsintensität an der Rissspitze verändert sich im Einsatz und ist daher nur bedingt nutzbar um die tatsächliche Lebensdauer vorherzusagen. Die vollständige Ausschöpfung des Potenzials geklebter Reparaturen gelingt jedoch vor allem dann, wenn das Langzeitverhalten verlässlich und sicher vorhergesagt werden kann. In einer umfassenden Analyse des Auslegungsprozesses zeigt die vorliegende Arbeit auf, wo weiteres Forschungspotenzial zu finden ist. Mit einer Laborstudie wird die These untermauert, dass weitere Studien die Abschätzung realer Belastungen untersuchen sollten. Hierzu wird in einer abschließenden Testreihe gezeigt, wie mit Hilfe der IR-Thermografie das Schädigungsverhalten unter dem Pflaster unter Belastung visualisiert werden kann. Die Möglichkeit Risswachstum und lokale Schädigungen in der Klebefuge zeitgleich beobachten zu erhöhen.
Der Einsatz geklebter Reparaturpflaster aus FKV kann das Wachstum von Ermüdungsrissen in metallischen Bauteilen im laufenden Betrieb deutlich reduzieren ohne die Tragfähigkeit der Struktur zu vermindern.
Obwohl bereits seit den 1980er Jahren effektive Berechnungsmethoden zur Vorauslegung verfügbar sind, konzentriert sich der Großteil aktueller Studien immer noch auf den Nachweis der generellen Wirksamkeit und Verbesserung der Vorauslegung. Die eigentliche Problematik liegt jedoch in der zuverlässigen Abschätzung der Betriebsdauer. Zyklisch wechselnde Beanspruchungen führen dazu, dass die Funktionsfähigkeit des Pflasters mit der Zeit abnimmt. Die ursprünglich ermittelte Reduktion der Spannungsintensität an der Rissspitze verändert sich im Einsatz und ist daher nur bedingt nutzbar um die tatsächliche Lebensdauer vorherzusagen. Die vollständige Ausschöpfung des Potenzials geklebter Reparaturen gelingt jedoch vor allem dann, wenn das Langzeitverhalten verlässlich und sicher vorhergesagt werden kann. In einer umfassenden Analyse des Auslegungsprozesses zeigt die vorliegende Arbeit auf, wo weiteres Forschungspotenzial zu finden ist. Mit einer Laborstudie wird die These untermauert, dass weitere Studien die Abschätzung realer Belastungen untersuchen sollten. Hierzu wird in einer abschließenden Testreihe gezeigt, wie mit Hilfe der IR-Thermografie das Schädigungsverhalten unter dem Pflaster unter Belastung visualisiert werden kann. Die Möglichkeit Risswachstum und lokale Schädigungen in der Klebefuge zeitgleich beobachten zu erhöhen.
Keywords: crack patching; IR thermography; fatigue; bonded repair
Aachener Berichte aus dem Leichtbau
Edited by Univ.-Prof. Dr.-Ing. Kai-Uwe Schröder, Aachen
Volume 2021,04
Shaker Verlag GmbH
Am Langen Graben 15a
52353 Düren
Germany
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