Geometrisch und physikalisch nichtlineare Mehrskalenmodellierung räumlicher Stabtragwerke

Klarmann, Simon Cornelius (2018)
Geometrisch und physikalisch nichtlineare Mehrskalenmodellierung räumlicher Stabtragwerke.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/7638

Kurzbeschreibung (Abstract)

Balkenelemente bieten im Rahmen der Finite-Elemente-Methode eine sehr effiziente Möglichkeit große Strukturen abzubilden. Die maßgebliche Schwierigkeit liegt in der Ermittlung der zugehörigen materiellen und geometrischen Eigenschaften, welche das Tragverhalten charakterisieren. Während dies bei der reinen Querschnittsbetrachtung im linear elastischen Fall bereits ausgiebig behandelt wurde, ist die Berücksichtigung physikalischer sowie geometrischer Nichtlinearitäten bis heute Gegenstand aktueller Forschungsarbeiten. Vor allem die Erweiterung von der reinen Querschnittsbetrachtung auf diejenigen von dreidimensionalen strukturellen Abschnitten vergrößert das Anwendungsgebiet von Balkenelementen immens. Hierzu wird in dieser Arbeit ein Mehrskalenmodell auf Basis einer Homogenisierungstheorie vorgestellt. Dies ermöglicht beliebige Strukturen im Rahmen der Balkentheorie unter Berücksichtigung von geometrischen sowie physikalischen Nichtlinearitäten zu berechnen, welche eine Vorzugsrichtung besitzen. Die Theorie geht dabei über die herkömmliche Kinematik hinaus. Dadurch müssen die Bernoulli-Hypothesen vom Ebenbleiben und der Formtreue der Querschnitte nicht mehr vorausgesetzt werden, sodass Querschnittsdeformationen in der Querschnittsebene berücksichtigt werden. Zudem können Inhomogenitäten in Längsrichtung der Struktur berücksichtigt werden.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2018

Autor(en):

Klarmann, Simon Cornelius

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

Geometrisch und physikalisch nichtlineare Mehrskalenmodellierung räumlicher Stabtragwerke

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Gruttmann, Prof. Friedrich ; Wagner, Prof. Werner

Publikationsjahr:

2018

Ort:

Darmstadt

Datum der mündlichen Prüfung:

29 Juni 2018

URL / URN:

https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/7638

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

Beam elements offer a very efficient way of representing large structures using the finite element method. The main difficulty lies in the determination of the associated material and geometric properties that characterize the load-bearing behavior. While this has already been dealt with extensively in the pure cross-sectional analysis in the linear elastic case, the consideration of physical and geometric nonlinearities is still the subject of current research work. Above all, the extension from the pure cross-sectional view to those of three-dimensional structural sections greatly expands the field of application of beam elements. For this purpose, this work presents a multi-scale model based on a homogenization theory. This allows any structures in beam theory to be calculated considering geometric and physical nonlinearities that have a preferred direction. The theory goes beyond conventional kinematics. This means that the Bernoulli hypotheses of plane and shape conformity of the cross-sections no longer have to be taken into account, so that cross-sectional deformations in the cross-sectional plane are also taken into account. In addition, inhomogeneities in the longitudinal direction of the structure can be considered.

Englisch

URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-76384

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Fachgebiete der Mechanik
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Fachgebiete der Mechanik > Fachgebiet Festkörpermechanik

Hinterlegungsdatum:

26 Aug 2018 19:55

Letzte Änderung:

26 Aug 2018 19:55

PPN: