Charakterisierung und multidisziplinäre Entwurfsoptimierung von Membranstrukturen bei Luft- und Raumfahrtanwendungen

Deutsch: Durch die gezeigte Verknüpfung von Methoden zur multidisziplinären Entwurfsoptimierung mit Methoden zur präzisen Bestimmung von Membranverformungen wird das Potenzial von Membranstrukturen für funktionalen Leichtbau besonders herausgearbeitet. An Beispielen aus der Luft- und Raumfahrt werden die Interaktion der Membranverformungen mit den Systemleistungen und der Einfluss auf die Systemmasse herausgestellt sowie Methoden zur Reduktion dieser Interaktion vorgestellt. Weiterhin wird der Einfluss von ungenauen Werkstoffkennwerten auf die Membranverformungen untersucht. Es werden Methoden und ein speziell entwickelter zweiachsiger Prüfstand gezeigt, mit denen die Werkstoffkennwerte präzise ermittelt werden können. Dies wird zusätzlich an komplexen Labormodellen mit fotogrammmetrischen Oberflächen- und Verformungsmessungen verifiziert. English: By combining methods of multidisciplinary design optimization with methods of precise modeling of membranes the potential of membrane structures for saving weight is enhanced. Using examples from aerospace, the interaction between membrane deformations and the system performance as well as the influence on the system mass is investigated. Furthermore, methods for the reduction of this influence are presented. Secondly, the influence of inaccurate material properties on membrane deformations is studied. Based on these studies, methods which are capable of determining precise material properties are introduced and implemented on a newly developed test bed. Moreover, these methods are verified on complex laboratory models using photogrammetric methods for surface and deformation measurements.