Charakterisierung und multidisziplinäre Entwurfsoptimierung von Membranstrukturen bei Luft- und Raumfahrtanwendungen:
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| Format: | Hochschulschrift/Dissertation Buch |
| Sprache: | Deutsch |
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München
Hut
2011
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Ingenieurwissenschaften
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INHALTSVERZEICHNIS
DANKSAGUNG ILL
ABSTRACT V
KURZFASSUNG VII
INHALTSVERZEICHNIS IX
ABBILDUNGSVERZEICHNIS XIII
TABELLENVERZEICHNIS XXI
ABKUERZUNGEN XXIII
FORMELZEICHEN XXV
1 EINFUEHRUNG 1
1.1 MOTIVATION UND UEBERSICHT 1
1.2 GLIEDERUNG 4
2 STAND DER TECHNIK UND ERFORDERLICHE GRUNDLAGEN 5
2.1 ANWENDUNGSBEISPIELE VON MEMBRANSTRUKTUREN BEI LUFT- UND
RAUMFAHRTANWENDUNGEN AUS DER LITERATUR 6
2.1.1 ZUR BAUWEISE DES HYBRIDLUFTSCHIFFBEISPIELS AEHNLICHE
LUFTFAHRTSTRUKTUREN 6
2.1.2 ZUR BAUWEISE DES WELTRAUMANTENNENBEISPIELS AEHNLICHE
RAUMFAHRTSTRUKTUREN 7
2.2 MEMBRANSIMULATION UND -OPTIMIERUNG 9
2.2.1 FORMFINDUNGSOPTIMIERUNG 9
2.2.2 FALTENMODELLIERUNG 10
2.2.3 MIKROMODELLIERUNG 11
2.3 METHODEN DER ENTWURFSOPTIMIERUNG 12
2.4 GRUNDLAGEN DER PLATTEN-/ SCHALEN-/ MEMBRANMECHANIK 13 2.4.1
DEFINITIONEN 13
2.4.2 DEHNUNGSANSAETZE FUER (SCHALEN-/) MEMBRANE 15
2.4.3 ZWEIDIMENSIONALE LINEARE WERKSTOFFGESETZE 18
2.4.4 SCHNITTGROESSENBETRACHTUNG AM INFINITESIMALEN PLATTENELEMENT 19
2.4.5 APPROXIMATIONSLOESUNG NACH DEM PRINZIP DER VIRTUELLEN VERRUECKUNGEN
MIT EINEM EINFACHEN VERSCHIEBUNGSANSATZ 21 2.4.6 MEMBRANSIMULATION MIT
DER FE-METHODE IN ANSYS 27
2.5 GRUNDLAGEN DER BERUEHRUNGSLOSEN VERFORMUNGSMESSUNG ALS
SCHLUESSELELEMENT DER EXPERIMENTELLEN VERIFIKATION UND MOEGLICHE
MESSSYSTEME 29
2.5.1 SCANNING LASERVIBROMETRIE 29
2.5.2 FRINGE-PROJEKTION 29
2.5.3 STEREO-KORRELATION 30
2.5.4 FOTOGRAMMMETRIE 30
2.6 GRUNDLAGEN DER FLUGMECHANIK ZUR EINBINDUNG IN DIE MULTIDISZIPLINAERE
MODELLIERUNG DES HYBRIDLUFTSCHIFFBEISPIELS 31 2.6.1 STABILER
GERADEAUSFLUG 31
2.6.2 FLUGPOLARE NACH EASA-CS-22-U 32
IX
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/1016713045
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
2.7 GRUNDLAGEN DER AERODYNAMIK ZUR EINBINDUNG IN DIE MULTIDISZIPLINAERE
MODELLIERUNG DES HYBRIDLUFTSCHIFFBEISPIELS 33
2.7.1 GRUNDGLEICHUNGEN DER FLUIDMECHANIK 34
2.7.2 BERECHNUNG UND AUSWERTUNG EINER 2D STROEMUNG MITTELS CFD 35 2.7.3
VERGLEICH CFD MIT WINDKANALERGEBNISSEN 39
2.8 GRUNDLAGEN DER AEROSTATIK ZUR EINBINDUNG IN DIE MULTIDISZIPLINAERE
MODELLIERUNG DES HYBRIDLUFTSCHIFFBEISPIELS 42
2.9 ANTRIEBSLEISTUNG, ENERGIE- UND MASSENMODELLE ZUR EINBINDUNG IN DIE
MULTIDISZIPLINAERE MODELLIERUNG DES HYBRIDLUFTSCHIFFBEISPIELS 44 2.9.1
SCHUBBERECHNUNG 44
2.9.2 LEISTUNGSBERECHNUNG 45
2.9.3 ENERGIEBERECHNUNG 47
2.9.4 MASSENBERECHNUNG ANTRIEBE 47
2.10 GRUNDLAGEN RADARTECHNIK ZUR EINBINDUNG IN DIE MULTIDISZIPLINAERE
MODELLIERUNG DES WELTRAUMANTENNENBEISPIELS 55
3 EINFLUSS VON MEMBRANVERFORMUNGEN AUF DIE SYSTEMLEISTUNGEN UND DIE
MASSE EINES HYBRIDLUFTSCHIFFS 57
3.1 EINSATZGEBIETE 57
3.2 KONZEPT HYBRIDLUFTSCHIFF 58
3.3 MEMBRANMATERIALAUSWAHL 61
3.4 DEFINITION DER OPTIMIERUNGSAUFGABE 62
3.4.1 OPTIMIERUNGSPROBLEM 62
3.4.2 OPTIMIERUNGSALGORITHMUS 65
3.5 MULTIDISZIPLINAERE MODELLIERUNGSSCHLEIFE 66
3.5.1 GLOBALE MISSIONSPARAMETER 67
3.5.2 AERODYNAMISCHES BASISPROFIL 67
3.5.3 DESIGNVARIABLEN 68
3.5.4 GEOMETRIEERSTELLUNG 69
3.5.5 AERODYNAMIKMODUL - 2D-CFD 70
3.5.6 AEROSTATIKMODUL 75
3.5.7 GESAMTMASSENABSCHAETZUNG 75
3.5.8 ANTRIEBSENERGIE- UND -MASSENMODELLE 76
3.5.9 FLUGLEISTUNGSBERECHNUNG 78
3.5.10 ERZEUGUNG VON LASTFAELLEN 79
3.5.11 STRUKTURBERECHNUNG 79
3.5.12 ERGEBNISVERARBEITUNG 79
3.6 OPTIMIERUNG FUER BEISPIELHAFTE MISSION 80
3.6.1 KONVERGENZBETRACHTUNG 80
3.6.2 VERGLEICH DER PARETO-OPTIMALEN LOESUNG FUER EINE RESTRINGIERTE UND
EINE NICHT RESTRINGIERTE MEMBRANVERFORMUNG 82
3.7 ZUSAMMENFASSUNG ENTWURFSOPTIMIERUNG AM BEISPIEL HYBRIDLUFTSCHIFF 83
4 EINFLUSS VON MEMBRANVERFORMUNGEN AUF DIE SYSTEMLEISTUNGEN UND MASSE
EINER GROSSEN WELTRAUMANTENNENSTRUKTUR 85
4.1 EINSATZZWECK/ KONZEPTBESCHREIBUNG 85
4.2 MEMBRANMATERIALAUSWAHL 88
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
4.3 DEFINITION DER OPTIMIERUNGSAUFGABE 89
4.3.1 OPTIMIERUNGSPROBLEM 89
4.3.2 OPTIMIERUNGSALGORITHMUS 91
4.4 MODELLIERUNGSLOOP 92
4.4.1 FEM/CAD MODELL DER GEFALTETEN WELTRAUMANTENNENSTRUKTUR
(KONFIGURATION DER ANTENNE WAEHREND DES RAKETENSTARTS) 93 4.4.2 FEM
MODELL DER ENTFALTETEN WELTRAUMANTENNENSTRUKTUR (KONFIGURATION DER
ANTENNE IM ORBIT) 95
4.4.3 MASSENBERECHNUNG 97
4.4.4 ERGEBNISVERARBEITUNG 97
4.5 OPTIMIERUNG 97
4.5.1 KONVERGENZBETRACHTUNG 97
4.5.2 VERGLEICH DER OPTIMALEN LOESUNGEN FUER VERSCHIEDEN RESTRINGIERTE
MEMBRANVERFORMUNGEN 98
4.6 ZUSAMMENFASSUNG RAUMFAHRTBEISPIEL 99
5 PARAMETERSTUDIE ZUR ERMITTLUNG DES EINFLUSSES UNGENAUER
WERKSTOFFKENNWERTE AUF DIE MEMBRANVERFORMUNGEN 101 5.1 DRUCKBELASTETE (P
0 = KONST) MEMBRAN 103
5.2 MEMBRAN UNTER TEMPERATURLAST 104
5.3 ZUSAMMENFASSUNG PARAMETERSTUDIE 106
6 ERMITTLUNG MECHANISCHER MEMBRANWERKSTOFFKENNWERTE FUER LINEAR-
ELASTISCHE WERKSTOFFMODELLE AUS ZWEIACHSIGEN ZUGVERSUCHEN 107 6.1
PRUEFSTAND ZUR ERMITTLUNG ZWEIACHSIGER WERKSTOFFMODELLE 108 6.2
AUSWERTEMETHODIK ZUR EXTRAKTION ORTHOTROPER WERKSTOFFKENNWERTE
AUS ZWEIACHSIGEN ZUGVERSUCHEN 110
6.2.1 ERMITTLUNG VON SYSTEMATISCHEN FEHLERN 111
6.2.2 METHODE 1: REDUZIERUNG DES GLEICHUNGSSYSTEMS DURCH ENTKOPPLUNG DER
ACHSEN 111
6.2.3 METHODE2: ERZEUGUNG WEITERER GLEICHUNGEN DURCH
DISKRETISIERUNGSAENDERUNGEN UND LOESUNG MIT
PARAMETERIDENTIFIKATIONSVERFAHREN 113
6.2.4 METHODE 3: ERZEUGUNG WEITERER GLEICHUNGEN DURCH DREHUNG DER PROBE
UM 45 UND LOESUNG DER GLEICHUNGEN 116
6.2.5 METHODE 4: ERZEUGUNG WEITERER GLEICHUNGEN DURCH WEITERE
DEHNUNGSMESSUNGEN AUF DER PROBE IM EINACHSIG BELASTETEN BEREICH UND
LOESUNG DER GLEICHUNGEN 127
6.3 ERGEBNISSE DER EXPERIMENTELLEN KENNWERTERMITTLUNG MIT DEM
ZWEIACHSIGEN PRUEFSTAND 133
6.3.1 BEISPIEL 1: HUELLENMATERIAL HYBRIDLUFTSCHIFFBEISPIEL 133 6.3.2
BEISPIEL 2: MEMBRANMATERIAL WELTRAUMANTENNENBEISPIEL 136 6.4
ZUSAMMENFASSUNG MEMBRANKENNWERTERMITTLUNG 138 7 MODELLVERIFIKATION DURCH
DEN VERGLEICH MIT EXPERIMENTELLEN
OBERFLAECHEN-UND VERFORMUNGSMESSUNGEN 139
7.1.1 MESSGENAUIGKEIT DES VERWENDETEN FOTOGRAMMMETRIESYSTEMS 139 7.1.2
EINFACHES, EBENES BEISPIEL 141
7.1.3 SKALIERTES LABORMODELL DES WELTRAUMANTENNENBEISPIELS 144
XI
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS
7.1.4 ZUSAMMENFASSUNG MODELLVERIFIKATION 147
8 ZUSAMMENFASSUNG 149
A LITERATURVERZEICHNIS 153
A.1 LITERATUR 153
A.2 ONLINEQUELLEN 161
A.3 UNVEROEFFENTLICHTE QUELLEN 163
A.4 EIGENE VORARBEITEN 163
XII
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Inhaltsverzeichnis
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Bibliotheksmagazin
| Signatur: |
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| Exemplar 1 | Ausleihbar Am Standort |
Teilbibliothek Maschinenwesen, Dissertationen und Abschlussarbeiten
| Signatur: |
0709 DM 29640 Lageplan |
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