Ein geometrisches Modell zur numerischen Simulation der Fluid-Struktur-Interaktion windbelasteter, leichter Flächentragwerke:
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Aachen
Shaker
2003
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INHALTSVERZEICHNIS
1
EINLEITUNG
1
1.1
MOTIVATION
.
1
1.2
FLUID-STRUKTUR-INTERAKTION
.
2
1.3
INHALTSUEBERSICHT
.
3
2
GEOMETRISCHE
MODELLE
ZUR
INTEGRIERTEN
SIMULATION
5
2.1
GEOMETRIEBESCHREIBUNG
.
5
2.2
DATENAUSTAUSCH
.
7
2.2.1
STANDARDISIERTE
SCHNITTSTELLEN
.
8
2.2.2
FUNKTIONSSCHNITTSTELLEN
.
8
2.3
GEOMETRISCHES
MODELL
.
9
2.4
CAD-FEM-KOPPLUNG
.
12
2.4.1
SYSTEMARCHITEKTUR
.
12
2.4.2
PROJEKTDATENBANK
.
14
2.4.3
STRUKTURMODELL
.
15
2.4.4
NETZMODELL
FUER
OBERFLAECHENNETZE
.
17
2.5
GEKOPPELTE
SIMULATION
.
23
2.5.1
SOFTWAREARCHITEKTUR
.
24
2.5.2
NEUTRALES
GEOMETRISCHES
MODELL
.
25
2.5.3
SIMULATIONSUMGEBUNG
.
25
3
NUMERISCHE
SIMULATIONSVERFAHREN
27
3.1
GRUNDLAGEN
DER
STROEMUNGSMECHANIK
.
27
3.1.1
NAVIER-STOKES
GLEICHUNGEN
.
27
3.1.2
ALLGEMEINE
TRANSPORTGLEICHUNG
.
28
3.1.3
TURBULENZMODELLIERUNG
.
29
3.1.4
REYNOLDS-GEMITTELTE
NAVIER-STOKES
GLEICHUNGEN
.
30
3.1.5
STANDARD
K
-
E
MODELL
.
31
3.1.6
ARBITRARY
LAGRANGEAN
EULERIAN
-
FORMULIERUNG
.
32
3.1.7
FINITE-VOLUMEN-METHODE
.
34
3.1.8
ITERATIONSVERFAHREN
.
40
3.2
GRUNDLAGEN
DER
STRUKTURMECHANIK
.
40
3.2.1
GRUNDGLEICHUNGEN
DER
NICHTLINEAREN
ELASTODYNAMIK
.
41
3.2.2
SCHWACHE
FORMULIERUNG
.
43
3.2.3
FINITE-ELEMENT-APPROXIMATION
.
44
3.2.4
INTEGRATION
DER
BEWEGUNGSGLEICHUNGEN
.
48
II
INHALTSVERZEICHNIS
3.2.5
FEHLERSCHAETZUNG
.
57
4
KOPPLUNG
DER
SIMULATIONSVERFAHREN
61
4.1
GEKOPPELTE
PROBLEMSTELLUNGEN
.
61
4.2
LOESUNGSVERFAHREN
GEKOPPELTER
PROBLEME
.
63
4.2.1
SIMULTANE
VERFAHREN
.
63
4.2.2
PARTITIONIERTE
VERFAHREN
.
63
4.3
FLUID-STRUKTUR-WECHSELWIRKUNG
.
65
4.4
KOPPLUNGSALGORITHMUS
.
66
4.4.1
ITERATIONSVORSCHRIFT
.
67
4.5
KOPPLUNGSINTERFACE
.
69
4.6
INFORMATIONSTRANSFER
.
72
4.6.1
INTERFACEDISKRETISIERUNG
.
72
4.6.2
KOPPLUNGSBEDINGUNGEN
.
73
4.6.3
TRANSFER
DER
LASTEN
.
74
4.6.4
EFFIZIENTER
SUCHALGORITHMUS
.
76
4.6.5
TRANSFER
DER
VERSCHIEBUNGEN
.
82
4.6.6
BEISPIEL
ZUM
LASTTRANSFER
.
84
4.7
EINFACHE
TESTBEISPIELE
.
87
4.7.1
RECHTECKPLATTE
.
87
4.7.2
WINKELPLATTE
.
91
5
WINDBELASTETE
FLAECHENTRAGWERKE
93
5.1
WINDLAST
.
93
5.1.1
NORMEN
.
96
5.1.2
NUMERISCHE
BERECHNUNGSVERFAHREN
.
97
5.2
LEICHTE
FLAECHENTRAGWERKE
.
97
5.2.1
FORMFINDUNGSPROZESS
.
98
5.2.2
STRUKTURANTWORT
.
100
5.3
BEISPIEL
EINES
KOMPLEXEN
MEMBRANTRAGWERKS
.
100
5.3.1
QUASI
STATIONAERE
SIMULATIONEN
.
101
5.3.2
DYNAMISCHE
SIMULATIONEN
.
107
6
VERGLEICH
MIT
WINDKANALVERSUCHEN
115
6.1
WINDKANALVERSUCHE
.
115
6.1.1
ZIELSETZUNG
.
115
6.1.2
AHNLICHKEITSANFORDERUNGEN
.
116
6.2
NUMERISCHER
WINDKANAL
.
123
6.3
VERGLEICH
VON
SIMULATION
UND
VERSUCH
.
124
6.3.1
MODELLE
.
124
6.3.2
VERSUCHE
.
130
6.3.3
GEKOPPELTE
SIMULATIONEN
.
131
6.3.4
VERGLEICH
DER
ERGEBNISSE
.
134
7
ZUSAMMENFASSUNG
139
INHALTSVERZEICHNIS
HI
A
DO-MESH
141
A.L
METHODE
DER
REKURSIVEN
GEBIETSTEILUNG
.
141
A.2
STRUKTURELEMENTE
IM
INNEREN
DER
STRUKTUR
.
142
A.3
KONVERTIERUNG
VON
DREIECKSNETZEN
.
143
A.3.1
REINES
VIERECKSNETZ
.
143
A.3.2
GEMISCHTE
NETZE
.
144
A.4
ADAPTIVE
NETZGENERIERUNG
.
145
A.5
VERFEINERUNGSMAKROS
.
147
A.6
BAUINGENIEURSPEZIFISCHE
FUNKTIONALITAETEN
.
149
A.7
NETZVERBESSERUNG
.
151
A.7.1
EDGE
SWAPPING
.
151
A.7.2
KNOTENRELAXATION
.
152
A.7.3
AUFLOESEN
.
153
A.8
VISUALISIERUNG
.
154
LITERATURVERZEICHNIS
157 |
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