Please use this identifier to cite or link to this item: https://doi.org/10.15480/882.1380
Fulltext available Open Access
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorKrause, Dieter-
dc.contributor.authorSchillo, Conny-
dc.date.accessioned2017-05-11T08:25:41Z-
dc.date.available2017-05-11T08:25:41Z-
dc.date.issued2017-04-01-
dc.identifier.citationTUTECH Verlag, ISBN 978-3-946094-14-2, 2017de_DE
dc.identifier.isbn978-3-946094-14-2de_DE
dc.identifier.urihttp://tubdok.tub.tuhh.de/handle/11420/1383-
dc.description.abstractIn der Raumfahrt verwendete unversteifte Zylinderschalen unterliegen besonders hohen Ansprüchen bezüglich der Beherrschung von Unsicherheiten und des Gewichtes. Bisher verwendete Richtlinien basieren auf deterministischen Methoden und Daten von metal-lischen Zylindern, welche sich in ihrer Charakteristik deutlich von Schalen aus Kohlefa-serverbundwerkstoffen unterscheiden. In der vorliegenden Arbeit wird mit Hilfe um-fangreicher Versuche und Untersuchungen an Schalen aus Kohlefaserverbundwerkstof-fen eine probabilistische Methode entwickelt, um fertigungs-, test- und modellbedingte Unsicherheiten innerhalb eines Bayes’schen Rahmenwerkes zu quantifizieren und ent-sprechende Sicherheitsfaktoren zu kalibrieren. Dazu werden zunächst systematisch fertigungs- und testumgebungsbedingte Unsicher-heiten auf Mikro-, Meso- und Makroebene bestimmt. Im Rahmen einer Sensitivitätsana-lyse werden die Parameter bestimmt, welche einen signifikanten Einfluss auf die Beul-last haben und deren stochastisches Verhalten somit berücksichtigt werden sollte. Es wird ein Bayes’sches Rahmenwerk entwickelt innerhalb dessen die relevanten Unsi-cherheiten aktualisiert werden, sobald neue Messdaten vorhanden sind. Diese dienen als Input für eine Monte-Carlo Simulation, die eine Verteilungskurve für die zu erwar-tende Streuung der Beullast berechnet. Aus dieser wird ein Sicherheitsfaktor für die struktur- bzw. fertigungsbezogenen Unsicherheiten kalibriert. Zusätzlich wird mit Hilfe der Strukturversuche ein Bayes’sches Fehlermodell ausgewertet, das die Modellunsi-cherheit analysiert und einen Sicherheitsfaktor zu deren Abdeckung liefert. Die entwickelte Methode bietet die Möglichkeit in Abhängigkeit der gewünschten Zu-verlässigkeit und der a priori vorhanden Kenntnisse bzgl. der Unsicherheiten Sicherheits-faktoren zu kalibrieren. Dies ermöglicht eine verbesserte Ausschöpfung des Leichtbau-potentials. Mit Hilfe der verwendeten Bayes’schen Statistik ist es außerdem in transparenter Weise möglich, die statistische Datenbasis für CFK-Zylinder sowie die berechneten Sicherheits-faktoren für andere Zylinderdesigns zu übertragen bzw. weiter zu entwickeln.de
dc.description.abstractUnstiffened lightweight cylinders are especially interesting for the space industry where high requirements in terms of controlling uncertainties and weight have to be met. Due to lack of experimental data, a deterministic design method based on a data basis containing only metallic cylinders is currently employed. Metallic cylinders show different characteristics as compared to cylinders made of carbon fibre reinforced plastics (CFRP) and hence the applicability of this method is restricted and the margin of safety achieved is unknown at early design stages. Within this thesis, 11 CFRP cylinders of equal layup are tested in axial compression and extensive measurements are taken on the micro, meso and macro level. These are used to develop a probabilistic design method that incorporates material, test and model related uncertainties. After identifying relevant parameters through a sensitivity analysis, a Bayesian framework is set up to update those parameters as soon as new measurements are available. These are used as input for a Monte Carlo analysis to compute a distribution function of the load bearing capacity of the structure. From this distribution function a safety factor covering material- and structural related uncertainties is calibrated. By employing a Bayesian multiplicative error model an additional safety factor is derived to address the uncertainty related to this method. The developed method offers the possibility to calibrate safety factors in dependence of the required reliability level and the a priori knowledge about material properties. Thus, a less conservative design can be pursued.en
dc.language.isoende_DE
dc.publisherTUTECH Verlagde_DE
dc.relation.ispartofseriesHamburger Schriftenreihe Produktentwicklung und Konstruktionstechnik;13-
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess-
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
dc.subjectbucklingde_DE
dc.subjectreliabilityde_DE
dc.subjectCFRPde_DE
dc.subjectprobabilistic analysisde_DE
dc.subjectBayesian updatingde_DE
dc.subject.ddc600: Technikde_DE
dc.titleReliability based design of unstiffened fibre reinforced composite cylindersde_DE
dc.typeThesisde_DE
dcterms.dateAccepted2016-12-14-
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:830-88215954-
dc.identifier.doi10.15480/882.1380-
dc.type.thesisdoctoralThesisde_DE
dc.type.dinidoctoralThesis-
dc.subject.ddccode600-
dcterms.DCMITypeText-
tuhh.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:830-88215954de_DE
tuhh.gvk.ppn886945542-
tuhh.oai.showtrue-
dc.identifier.hdl11420/1383-
tuhh.abstract.germanIn der Raumfahrt verwendete unversteifte Zylinderschalen unterliegen besonders hohen Ansprüchen bezüglich der Beherrschung von Unsicherheiten und des Gewichtes. Bisher verwendete Richtlinien basieren auf deterministischen Methoden und Daten von metal-lischen Zylindern, welche sich in ihrer Charakteristik deutlich von Schalen aus Kohlefa-serverbundwerkstoffen unterscheiden. In der vorliegenden Arbeit wird mit Hilfe um-fangreicher Versuche und Untersuchungen an Schalen aus Kohlefaserverbundwerkstof-fen eine probabilistische Methode entwickelt, um fertigungs-, test- und modellbedingte Unsicherheiten innerhalb eines Bayes’schen Rahmenwerkes zu quantifizieren und ent-sprechende Sicherheitsfaktoren zu kalibrieren. Dazu werden zunächst systematisch fertigungs- und testumgebungsbedingte Unsicher-heiten auf Mikro-, Meso- und Makroebene bestimmt. Im Rahmen einer Sensitivitätsana-lyse werden die Parameter bestimmt, welche einen signifikanten Einfluss auf die Beul-last haben und deren stochastisches Verhalten somit berücksichtigt werden sollte. Es wird ein Bayes’sches Rahmenwerk entwickelt innerhalb dessen die relevanten Unsi-cherheiten aktualisiert werden, sobald neue Messdaten vorhanden sind. Diese dienen als Input für eine Monte-Carlo Simulation, die eine Verteilungskurve für die zu erwar-tende Streuung der Beullast berechnet. Aus dieser wird ein Sicherheitsfaktor für die struktur- bzw. fertigungsbezogenen Unsicherheiten kalibriert. Zusätzlich wird mit Hilfe der Strukturversuche ein Bayes’sches Fehlermodell ausgewertet, das die Modellunsi-cherheit analysiert und einen Sicherheitsfaktor zu deren Abdeckung liefert. Die entwickelte Methode bietet die Möglichkeit in Abhängigkeit der gewünschten Zu-verlässigkeit und der a priori vorhanden Kenntnisse bzgl. der Unsicherheiten Sicherheits-faktoren zu kalibrieren. Dies ermöglicht eine verbesserte Ausschöpfung des Leichtbau-potentials. Mit Hilfe der verwendeten Bayes’schen Statistik ist es außerdem in transparenter Weise möglich, die statistische Datenbasis für CFK-Zylinder sowie die berechneten Sicherheits-faktoren für andere Zylinderdesigns zu übertragen bzw. weiter zu entwickeln.de_DE
tuhh.abstract.englishUnstiffened lightweight cylinders are especially interesting for the space industry where high requirements in terms of controlling uncertainties and weight have to be met. Due to lack of experimental data, a deterministic design method based on a data basis containing only metallic cylinders is currently employed. Metallic cylinders show different characteristics as compared to cylinders made of carbon fibre reinforced plastics (CFRP) and hence the applicability of this method is restricted and the margin of safety achieved is unknown at early design stages. Within this thesis, 11 CFRP cylinders of equal layup are tested in axial compression and extensive measurements are taken on the micro, meso and macro level. These are used to develop a probabilistic design method that incorporates material, test and model related uncertainties. After identifying relevant parameters through a sensitivity analysis, a Bayesian framework is set up to update those parameters as soon as new measurements are available. These are used as input for a Monte Carlo analysis to compute a distribution function of the load bearing capacity of the structure. From this distribution function a safety factor covering material- and structural related uncertainties is calibrated. By employing a Bayesian multiplicative error model an additional safety factor is derived to address the uncertainty related to this method. The developed method offers the possibility to calibrate safety factors in dependence of the required reliability level and the a priori knowledge about material properties. Thus, a less conservative design can be pursued.de_DE
tuhh.publication.instituteProduktentwicklung und Konstruktionstechnik M-17de_DE
tuhh.identifier.doi10.15480/882.1380-
tuhh.type.opusDissertation-
tuhh.institute.germanProduktentwicklung und Konstruktionstechnik M-17de
tuhh.institute.englishProduktentwicklung und Konstruktionstechnik M-17de_DE
tuhh.gvk.hasppnfalse-
tuhh.contributor.refereeKriegesmann, Benedikt-
tuhh.contributor.refereeSchulte, Karl-
tuhh.hasurnfalse-
tuhh.series.id11de
tuhh.series.nameHamburger Schriftenreihe Produktentwicklung und Konstruktionstechnik-
openaire.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccessde
dc.type.driverdoctoralThesis-
thesis.grantor.universityOrInstitutionTechnische Universität Hamburgde_DE
thesis.grantor.placeHamburgde_DE
dc.type.casraiDissertation-
tuhh.relation.ispartofseriesHamburger Schriftenreihe Produktentwicklung und Konstruktionstechnikde_DE
tuhh.relation.ispartofseriesnumber13de_DE
datacite.resourceTypeDissertation-
datacite.resourceTypeGeneralText-
item.seriesrefHamburger Schriftenreihe Produktentwicklung und Konstruktionstechnik;13-
item.grantfulltextopen-
item.cerifentitytypePublications-
item.refereeOrcidKriegesmann, Benedikt-
item.refereeOrcidSchulte, Karl-
item.openairetypeThesis-
item.creatorOrcidSchillo, Conny-
item.languageiso639-1en-
item.advisorOrcidKrause, Dieter-
item.creatorGNDSchillo, Conny-
item.fulltextWith Fulltext-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_46ec-
item.advisorGNDKrause, Dieter-
item.tuhhseriesidHamburger Schriftenreihe Produktentwicklung und Konstruktionstechnik-
item.refereeGNDKriegesmann, Benedikt-
item.refereeGNDSchulte, Karl-
item.mappedtypedoctoralThesis-
crisitem.author.deptProduktentwicklung und Konstruktionstechnik M-17-
crisitem.author.orcid0000-0003-2395-4803-
crisitem.author.parentorgStudiendekanat Maschinenbau-
Appears in Collections:Publications with fulltext
Files in This Item:
File Description SizeFormat
170511_Schillo_Dissertation_2.pdf11,29 MBAdobe PDFView/Open
Thumbnail
Show simple item record

Page view(s)

810
Last Week
4
Last month
10
checked on Dec 6, 2022

Download(s)

954
checked on Dec 6, 2022

Google ScholarTM

Check

Note about this record

Cite this record

Export

Items in TORE are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.