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Uncertainty Quantification for Composite Structures Under Impact Loading

Projektbeschreibung

Mit genaueren Schlagschadensprognosen das Verbundwerkstoffdesign für Flugzeuge verbessern

Viele Industriebranchen einschließlich der Bereiche Luft- und Raumfahrt, Schifffahrt und Bauingenieurwesen setzen als Alternative zu Bauteilen aus Metall zunehmend auf leichte, hochleistungsfähige Verbundwerkstoffe aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (KFK). Die Kohlenstofffasern dieser Verbundwerkstoffe sind in eine Kunststoffmatrix eingebettet, und so können die Eigenschaften theoretisch durch eine kontrollierte Auswahl von Werkstoffen und Verarbeitungsparametern maßgeschneidert werden. Verbundwerkstoffe aus kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen sind jedoch schlagempfindlich. Angesichts der heterogenen Mikrostruktur der Bauteile mangelt es derzeit an einer guten Methode, um komplexe Schadensmechanismen genau vorhersagen zu können. Das EU-finanzierte Projekt CERTAINTY entwickelt nun eine rechnergestützte Möglichkeit, um die mechanische Reaktion unter Schlagbelastung anhand von probabilistischen anstelle von deterministischen Modellen genauer zu prognostizieren. Unter Berücksichtigung der Variabilität der Modellparameter verspricht das Modell ein verbessertes strukturelles Design sowie eine gesteigerte Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Luft- und Raumfahrtindustrie.

Ziel

Carbon fibre reinforced composites (CFRP) have been increasingly used in aeronautical/aerospace structures given their outstanding specific stiffness and strength. However, CFRPs exhibit weak through-thickness strength, making them susceptible to impact damage, a design driver for aerostructures. Induced impact damage may reduce the compressive strength of the structure, and the inherent complex damage mechanisms of CFRP are difficult to predict. With a better predictive capability, structural design could be faster, cost effective and lead to a lighter and more damage tolerant nal structure. In reality, experimental characterisation of these CFRPs reveals appreciable variability of material properties, attributed to a complex heterogeneous microstructure, among others. This action (CERTAINTY) aims at developing the next generation methodology for predicting the mechanical response of CFRPs under impact loading by accounting for uncertainty in material properties and harnessing this in a physically-based damage model across different scales. CERTAINTY will provide a robust computational framework by introducing probabilistic models in contrast to traditional deterministic ones, by employing: Monte Carlo and metamodel techniques when the Monte Carlo approach is not suitable. CERTAINTY will further enable the researcher to establish collaborations with leading industrial partners. Targeted training will enable the researcher to develop a research career as a world expert in the design of CFRP aerostructures quantifying uncertainties associated with damage modelling. By demonstrating how damage mechanisms vary in a CFRP under impact loading, taking fracture toughness and material parameters variability into account in the damage modelling, the researcher and the host will be at the forefront of developing the next generation methodology for designing advanced lightweight aerostructures, delivering a key differentiator for the European aerospace industry.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2019

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Koordinator

THE QUEEN'S UNIVERSITY OF BELFAST
Netto-EU-Beitrag
€ 224 933,76
Adresse
UNIVERSITY ROAD LANYON BUILDING
BT7 1NN BELFAST
Vereinigtes Königreich
Region
Northern Ireland Northern Ireland Belfast
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 224 933,76