Anforderungen definieren
Diese Frage schließt den kompletten Weg von der Übersetzung und Abstraktion einer physikalischen Problemstellung bis zur Implementierung und Anwendung in Software ein. Dafür entwickeln Mitarbeitende mathematische Formulierungen und deren Implementierungen, verifizieren diese und führen Validierungen durch. Zusammen mit den VPH-Partnern und der Zulassungsbehörde EASA ist es darüber hinaus das Ziel, einen Qualitätssicherungsrahmen für Bewertungsmethoden im Sinne der Zulassung zu schaffen.
Know-how anwenden
Mitarbeitende des Instituts wirken aktiv in internationalen Fachgruppen zu Fragen der virtuellen Zertifizierung in der Strukturberechnung mit. Darin gewonnene Erkenntnisse kombiniert das Team mit neuesten Entwicklungen des effizienten Software-Engineerings im DLR. Im VPH erfolgt die Integration der Methoden in automatisierte Bewertungsprozesse. Letztere verlangen zusätzliche Implementierungen zur Überprüfung der Gültigkeit von Lösungen. Hierfür entwickelt das Team automatisierte Auswertungen der Berechnungsergebnisse.
Am Beispiel lernen
Im VPH erarbeitet das Projektteam den Qualitätssicherungsrahmen beispielhaft für die Berechnung des Verhaltens der Faserverbundbeplankung einer Steuerfläche unter Schlagbelastung und die daraus resultierenden Schäden.
Zunächst erlaubt das Verständnis der auftretenden Phänomene die Auswahl der notwendigen Modellierung im virtuellen Versuch. So stellen die Entwickler im Rahmen der Methodenentwicklung eine realistische Bewertung sicher. Relevante Ergebnisse sind bspw. Schadensgröße und permanente Eindringtiefe nach dem Impact. Die automatisierte Modellierung des Problems stellt die erste Softwarekomponente im Bewertungsprozess dar. Die anschließende Simulation erfolgt im Programm ABAQUS, welches um eigene Routinen aus der institutseigenen Software MCODAC erweitert ist.
Das Beispiel vereint somit eigene Implementierungen mit der Nutzung kommerzieller Software. In der Verifikation werden daher beide Aspekte, die Verwendung eigener Codes und die Anwendung externer Software, adressiert.
Innerhalb der Validierung stellt der Umgang mit Unsicherheiten, hier geometrisch und physikalisch, einen wesentlichen Aspekt der Arbeiten dar. Aus vorangegangenen Forschungsprojekten, bspw. SCHACH und einer Kooperation mit Airbus stehen dafür sowohl Implementierung als auch Versuchsdaten zur Verfügung. Diese umfassen neben der Schädigungsuntersuchung an der Zielstruktur auch Proben zur Bestimmung der verwendeten Materialparameter im Rahmen der Unsicherheitsanalyse.
Die Überprüfung der Gültigkeit der Rechnung erfolgt bspw. durch Auswertung der Energiebilanz des Impactvorgangs. Darüber hinaus müssen Anwendungsgrenzen und die Übertragbarkeit auf abweichende Problemstellungen bedacht werden, um eine sichere Nutzung zu gewährleisten und Fehlbedienung vorzubeugen. Hierbei untersuchen die Forschenden bspw. die Gültigkeit der Modellierungsannahmen für neue Materialsysteme, die nicht Teil des Validierungsprozesses sind.
Eine Verallgemeinerung der entwickelten Ansätze findet in weiteren Arbeiten statt. Im Ergebnis stehen dem Anwender sichere Methoden für die Nutzung in komplexen Einsatzszenarien im VPH zur Verfügung.
