Nichtlineare Struktur- und Versagensanalyse von Faserverbundsystemen mit Mehrschichten-Schalenelementen:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Bochum
Ruhr-Univ. Bochum, Inst. für Konstruktiven Ingenieurbau
1996
|
| Schriftenreihe: | Institut für Konstruktiven Ingenieurbau <Bochum>: Technisch-wissenschaftliche Mitteilungen
1996,3 |
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INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
.
1
1.1
MOTIVATION
.
1
1.2
ZIELSETZUNG
.
1
1.3
GLIEDERUNG
.
2
2
MATERIALBESCHREIBUNG
UND
LITERATURUBERSICHT
.
5
2.1
KLASSIFIZIERUNG
FASERVERSTAERKTER
LAMINIERTER
WERKSTOFFE
.
5
2.1.1
FASERMATERIALIEN
.
5
2.1.2
MATRIXMATERIALIEN
.
8
2.1.3
VERBUNDWERKSTOFFE
.
9
2.1.4
ANWENDUNGEN
VON
FASERVERBUNDWERKSTOFFEN
.
11
2.2
KINEMATISCHE
MODELLE
.
14
2.2.1
ALLGEMEINES
.
14
2.2.2
EINSCHICHTENTHEORIEN
.
15
2.2.3
MEHRSCHICHTENTHEORIEN
.
16
2.3
VERSAGENSANALYSE
FASERVERSTAERKTER
LAMINATE
.
17
2.3.1
ALLGEMEINES
.
17
2.3.2
LITERATURUEBERSICHT
ZUR
SCHAEDIGUNGSANALYSE
VON
COMPOSITES
.
18
3
MEHRSCHICHTENTHEORIE
.
21
3.1
VORAUSSETZUNGEN
.
21
3.2
GEOMETRISCHE
BEZIEHUNGEN
.
21
3.2.1
FLAECHENKOORDINATEN
.
22
3.2.2
BESCHREIBUNG
DES
SCHALENRAUMES
.
23
3.2.3
DEFINITION
DES
NORMALENEINHEITSVEKTORS
.
23
3.3
KINEMATISCHE
BEZIEHUNGEN
.
24
3.3.1
VERSCHIEBUNGSZUSTAND
DES
SUBELEMENTES
L
.
24
3.3.2
DEFINITION
DER
ROTATIONSVARIABLEN
.
25
3.3.3
KONTINUITAETSBEDINGUNG
DER
VERSCHIEBUNGEN
.
26
3.3.4
VERZERRUNGSZUSTAND
DES
SUBELEMENTES
L
.
27
3.4
KONSTITUTIVE
BEZIEHUNGEN
.
29
3.4.1
DREIDIMENSIONALES
WERKSTOFFGESETZ
FUER
ORTHOTROPES
MATERIAL
.
29
3.4.2
KOORDINATENTRANSFORMATION
.
31
3.4.3
REDUZIERTER
ELASTIZITAETSTENSOR
.
32
3.4.4
SONDERFALL:
ISOTROPES
MATERIAL
.
34
3.4.5
SPANNUNGSBERECHNUNG
DES
SUBELEMENTES
L
.
34
3.4.6
TRANSFORMATION
DER
SPANNUNGEN
INS
MATERIALKOORDINATENSYSTEM
.
36
3.5
PRINZIP
DER
VIRTUELLEN
VERSCHIEBUNGEN
.
37
3.5.1
INNERE
VIRTUELLE
ARBEIT
DES
SUBELEMENTES
L
.
37
3.5.2
AEUSSERE
VIRTUELLE
ARBEIT
DES
SUBELEMENTES
L
.
40
3.5.3
BERUECKSICHTIGUNG
VON
TRAEGHEITSKRAEFTEN
.
41
3.5.4
VIRTUELLE
ARBEIT
DES
LAMINATES
.
43
VI
INHALTSVERZEICHNIS
4
EINSCHICHTENTHEORIEN
.45
4.1
VORAUSSETZUNGEN
.
45
4.2
SCHUBVERZERRUNGSTHEORIE
HOEHERER
ORDNUNG
.
45
4.2.1
GEOMETRISCHE
BEZIEHUNGEN
.
45
4.2.2
KINEMATISCHE
BEZIEHUNGEN
.
46
4.2.3
KONSTITUTIVE
BEZIEHUNGEN
.
50
4.2.4
PRINZIP
DER
VIRTUELLEN
VERSCHIEBUNGEN
.
51
4.3
KONSTANTE
SCHUBVERZERRUNGSTHEORIE
.
54
5
INKREMENTELLE
FORMULIERUNG
DER
GEOMETRISCH
NICHTLINEAREN
MEHRSCHICHTENTHEORIE
.
57
5.1
VORGEHENSWEISE
.
57
5.1.1
INKREMENTELL-ITERATIVE
METHODE
.
57
5.1.2
DEFINITION
DER
VERFORMUNGSZUSTAENDE
.
58
5.2
INKREMENTELLE
KINEMATIK
.
59
5.2.1
INKREMENTELLER
VERSCHIEBUNGSZUSTAND
.
59
5.2.2
INKREMENTELLE
FORMULIERUNG
DER
KONTINUITAETSBEDINGUNG
.
60
5.2.3
INKREMENTELLER
VERZERRUNGSZUSTAND
.
61
5.3
PRINZIP
DER
VIRTUELLEN
VERSCHIEBUNGEN
IN
INKREMENTELLER
FORM
.
62
5.3.1
INNERE
VIRTUELLE
ARBEIT
.
63
5.3.2
AEUSSERE
VIRTUELLE
ARBEIT
DER
KONSERVATIVEN
BELASTUNG
.
64
5.3.3
VIRTUELLE
ARBEIT
DER
TRAEGHEITSKRAEFTE
.
65
5.3.4
ZUSAMMENSTELLUNG
DER
ELEMENTMATRIZEN
.
66
6
FINITE-ELEMENT
FORMULIERUNG
DER
GEOMETRISCH
NICHTLINEAREN
MEHRSCHICHTENTHEORIE
.69
6.1
ALLGEMEINE
BEMERKUNGEN
.
69
6.2
ELEMENTFORMULIERUNG
.
69
6.2.1
ISOPARAMETRISCHES
KONZEPT
DER
ELEMENTFORMULIERUNG
.
69
6.2.2
ANSATZFUNKTIONEN
DES
4-KNOTEN
ELEMENTES
.
70
6.2.3
NUMERISCHE
INTEGRATION
DER
ELEMENTFLAECHE
.
71
6.2.4
ANALYTISCHE
INTEGRATION
IN
ELEMENTDICKENRICHTUNG
.
72
6.2.5
SPANNUNGSBERECHNUNG
.
72
6.2.6
BERUECKSICHTIGUNG
VON
SCHUBVERZERRUNGEN
.
73
6.3
TRANSFORMATION
DER
REFERENZFLAECHE
.
74
6.3.1
TRANSFORMATIONDESVERSCHIEBUNGSVEKTORS
.
74
6.3.2
TRANSFORMATION
DER
ELEMENTMATRIZEN
UND
ELEMENTVEKTOREN
.
76
6.3.3
BESCHREIBUNG
UNTERSCHIEDLICHER
LASTANGRIFFSFLAECHEN
.
77
6.4
NUMERISCHE
REALISIERUNG
.
78
6.4.1
MEHRSCHICHTENELEMENT
LWT
.
78
6.4.2
EINSCHICHTENELEMENTE
RT7
UND
T5
.79
6.4.3
ABLAUFDIAGRAMM
ZUM
AUFBAU
DER
ELEMENTMATRIZEN
.
80
6.4.4
KOPPLUNG
DES
EINSCHICHTENELEMENTES
T5
MIT
DEM
MEHRSCHICHTENELEMENT
LWT
.
82
INHALTSVERZEICHNIS
VII
7
VERSAGENSANALYSE
VON
FASERVERBUNDSTRUKTUREN
.
85
7.1
ALLGEMEINES
VORGEHEN
.
85
7.2
FESTIGKEITSEIGENSCHAFTEN
UND
VERSAGENSARTEN
.
86
7.2.1
FESTIGKEITSEIGENSCHAFTEN
EINER
UNIDIREKTIONALEN
SCHICHT
.
87
7.2.2
VERSAGENSARTEN
EINER
UNIDIREKTIONALEN
SCHICHT
.
88
7.2.3
DELAMINATION
.
90
7.3
DAS
MAXIMALSPANNUNGSKRITERIUM
.
91
7.4
POLYNOMIALE
VERSAGENSKRITERIEN
-
TSAI-WU
KRITERIUM
UND
MODIFIKATIONEN
.
93
7.4.1
GRUNDLAGEN
DES
TSAI-WU
KRITERIUMS
.
93
7.4.2
SYMMETRIEEIGENSCHAFTEN
.
95
7.4.3
BESTIMMUNG
DER
KOMPONENTEN
DER
FESTIGKEITSTENSOREN
.
95
7.4.4
ERMITTLUNG
DER
INTERAKTIONSPARAMETER
.
96
7.4.5
MODIFIKATIONEN
DES
TSAI-WU
KRITERIUMS
.
98
7.5
ZUORDNUNG
DER
KRITERIEN
ZU
DEN
VERSAGENSARTEN
.
101
7.5.1
ALLGEMEINE
BEMERKUNGEN
.
101
7.5.2
KOMBINATION
VON
MAXIMALSPANNUNGS-UND
TSAI-WU
KRITERIUM
.
102
7.5.3
DIRECT-MODE
KRITERIEN
.
102
7.6
MODELLIERUNG
DES
NACHBRUCHVERHALTENS
.
104
7.7
NUMERISCHE
UMSETZUNG
.
106
7.7.1
GENERELLE
ANFORDERUNGEN
AN
DAS
NUMERISCHE
MODELL
.
106
7.7.2
GEOMETRISCH
LINEARE
UND
NICHTLINEARE
BERECHNUNG
DER
FPF-LAST
.
.
107
7.7.3
PHYSIKALISCH
NICHTLINEARE
BERECHNUNG
DER
LPF-LAST
.
108
8
ANWENDUNGSBEISPIELE
.
111
8.1
MEHRSCHICHTIGE
PLATTE
UNTER
SINUSLAST
.
112
8.2
SPANNUNGSSINGULARITAET
AM
RAND
EINER
SCHEIBE
.
121
8.3
ROTATIONSHYPERBOLOID
UNTER
DIAMETRALEN
EINZELLASTEN
.
127
8.4
VERSAGENSLAST
EINER
ANISOTROPEN
ZUGPROBE
.
130
8.5
ANISOTROPE
LOCHSCHEIBE
UNTER
ZUGBELASTUNG
.
132
8.6
PROGRESSIVE
SCHAEDIGUNGSANALYSE
EINER
BLATTFEDER
.
137
8.7
PROGRESSIVE
SCHAEDIGUNGSANALYSE
EINER
VIERSCHICHTIGEN
PLATTE
.
139
9
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
145
9.1
ZUSAMMENFASSUNG
.
145
9.2
AUSBLICK
.
146
LITERATURVERZEICHNIS
.
147 |
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