Robust computational procedures for the nonlinear dynamic analysis of beam and shell structures ; Robuste Berechnungsverfahren zur nichtlinearen dynamischen Analyse von Balken- und Schalenstrukturen
- [published Version]
Titel:
Robust computational procedures for the nonlinear dynamic analysis of beam and shell structures ; Robuste Berechnungsverfahren zur nichtlinearen dynamischen Analyse von Balken- und Schalenstrukturen
Anmerkungen:
Diese Datenquelle enthält auch Bestandsnachweise, die nicht zu einem Volltext führen.
Beschreibung:
Gegenwärtige und zukünftige dynamisch beanspruchte, schlanke Strukturen aus mehrschichtig verbundenen, hyperelastischen Werkstoffen, z. B. Windenergieanlagen und Hubschrauber usw., sind sehr komplex. Eine genaue Untersuchung im Zeitbereich erfordert den Einsatz von Methoden, die kinematische, geometrische sowie, bis zu einem gewissen Grad, materielle Nichtlinearitäten berücksichtigen sollten. Daher könnten Simulationen mit Beachtung von großen Verschiebungen, Drehungen und Verzerrungen nötig sein, um das mechanische Verhalten akkurat zu vorhersagen zu vermögen. Zunächst werden die Bewegungsgleichungen räumlich diskretisiert. Dann werden die zum Teil diskretisierten Gleichungen mittels eines Integrationsverfahrens zeitlich diskretisiert. Solche diskreten Gleichungen sind sehr steif, sodass sich die Berechnung der langzeitigen Lösung erschwert. Darüber hinaus ist die Einführung von Nebenbedingungen oft nötig, um komplexere Strukturen aufstellen zu können, wodurch sich die Komplexität erhöht wird und unerwünschte Eigenschaften noch verschärft werden. Um Robustheit zu gewinnen, sollen Berechnungsverfahren hergeleitet werden, die die zugrunde legende Physik in gewissem Maße erhalten können und gleichzeitig den hochfrequenten Anteil der Lösung unterdrücken können. Die Erfüllung dieser Anforderungen stellt sich als sehr herausfordernd dar. Das Hauptziel dieser Arbeit liegt an der Entwicklung von Berechnungsverfahren zur Vertiefung des Verständnises des dynamischen Verhaltens von Balken- und Schalenstrukturen. Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein umfassender Ansatz vorgeschlagen. Dieser besteht aus: i) Einer auf Direktoren basierenden, Finite-Elemente-Formulierung für den geometrisch exakten Balken mit allgemeinen Querschnittseigenschaften; ii) einer auf Direktoren basierenden, Finite-Elemente-Formulierung für die Kontinuumsmechanik-basierte Schale aus mehrschichtig verbundenen, hyperelastischen Werkstoffen; iii) einer vereinheitlichten Beschreibung von Starrkörpern, Balken und Schalen und deren Kopplung mittels ...