Forschungsfelder und der Leichtbau-Dreiklang

 

Im Mittelpunkt der wissenschaftlichen Arbeit des Instituts für Strukturmechanik und Leichtbau stehen das Bauteil und die es umgebende Tragstruktur. Die Forschung konzentriert sich dabei auf die Gebiete Methoden & Optimierung, Dynamik & Aeroelastik sowie Betriebsfestigkeit & Bauteilzustandsüberwachung (Structural Health Monitoring). Einen besonderen Schwerpunkt der Forschung bildet die Raumfahrt. Hier werden alle Gesichtpunkte des Leichtbaus mit Fokus auf die speziellen Anforderungen der Raumfahrt gebündelt.

  Forschungsfelder (c) Kai-Uwe Schröder

Methoden & Optimierung

Im Bereich Methoden und Optimierung stehen die Entwicklung von Nachweismethoden zur Strukturauslegung und darauf aufbauend die Herleitung von Optimierungsmethoden im Fokus der wissenschaftlichen Arbeit.

Dynamik & Aeroelastik

Kerninhalte im Gebiet Dynamik und Aeroelastik sind die Optimierung von Strukturen hinsichtlich ihres Schwingungs- und aeroelastischen Verhaltens. Auch die Betrachtung von NVH-Fragestellungen findet hier statt.

Betriebsfestigkeit & Bauteilzustandsüberwachung (Structural Health Monitoring)

Experimentelle und numerische Untersuchungen hinsichtlich des Schädigungsfortschrittsverhalten von Bauteilen unter zyklischer Belastung nehmen einen wachsenden Anteil der Forschungsaktivitäten am Institut ein. Gebündelt werden die Forschungsaktivitäten im Gebiet Betriebsfestigkeit und SHM.

Raumfahrt

Extreme Geschwindigkeiten, extreme Temperaturbelastungen, extremer Leichtbau - diese Merkmale kennzeichnen den Strukturentwurf für Raumfahrzeuge und Satelliten. Im Bereich der Raumfahrt werden die Forschungsaktivitäten des Instituts unter diesen Gesichtspunkten neu bewertet und in Gesamtsysteme von Raumflugkörpern integriert.

 

Der Dreiklang des Leichtbaus

Der Dreiklang des Leichtbaus SLA

Die Berechnung und Optimierung von Strukturbauteilen im Leichtbau erfordert den Gleichschritt von Versuch, Numerik und Analytik. Denn nur über eine ganzheitliche Methodik lassen sich effiziente Lösungen entwickeln, die auch in der Anwendung umsetzbar sind.

In unseren Forschungsansätzen versuchen wir daher stets, unsere wissenschaftliche Arbeit auf diesen drei Säulen aufzustellen. Dabei zeigt uns der Versuch, mit welchen Phänomenen wir uns auseinandersetzen müssen. Versuche sind jedoch zeitaufwendig und teuer. Ihre Anzahl ist daher begrenzt und wir bekommen nur einen kleinen Ausschnitt der möglichen Konfigurationen zu sehen. Hier kommt die Numerik zum Tragen: Computersimulationen mit an Experimenten validierten Modellen ermöglichen eine Aufweitung des Parameterraums und lassen uns das Zusammenspiel der einzelnen Einflussfaktoren sehen. Um das Strukturverhalten letzlich jedoch verstehen zu können, benötigen wir das analytische Modell. In diesem werden die Wechselwirkungen der Parameter mathematisch beschrieben. Erst ab diesem Zeitpunkt ist eine zielgerichtete Optimierung der Struktur möglich.