Statik und Dynamik der Tragwerke


Stabilität

Grundlage der Analyse des Tragverhaltens von Schalentragwerken ist das Störenergiekonzept, das die Bewertung der Imperfektions- bzw. Störempfindlichkeit und die Identifikation realistischer statischer und kinetischer Grenzlasten mittels einer energetischen Größe, der Störenergie, ermöglicht.

Beispiel: Zylinderbeulen - Eigenformen unter Axial- und Radialbelastung, Verifikation des Modells

buckling_all

Grundgedanke des Störenergiekonzeptes ist die Identifkation des zu einem bedingt stabilen Grundzustandes gehörenden kritischen Zustandes. Die Differenz an Formänderungsenergie zwischen beiden Zuständen wird als Störenergie und die Last, die ausgehend vom Grundzustand zum Erreichen des kritischen Zustandes erforderlich ist, als Störlast bezeichnet. Die Störenergie erlaubt neben dem anschaulichen Vergleich der Störungsempfindlichkeit verschiedener Grundzustände auch eine Bewertung verschiedener Regelwerke zum Beulsicherheitsnachweis von Schalentragwerken.


Vorgespannte Membranen mit Faltenbildung

Die Auslegung und Analyse vorgespannter Membranen ist trotz des hochgradig nichtlinearen Tragverhaltens Stand der Technik. Ein FE-Konzept mit speziellen Ansatzfunktionen, die die Faltenbbildung auf Elementebene berücksichtigen, liefert auch bei Vorspannungverlust diskretisierungsunabhängige Berechnungsergebnisse.

Beispiel: Airbag

Airbag

Auch bei grober Diskretisierung mit wenigen Elementen weicht die Mittenverformung berechneter Gleichgewichtslagen nur um wenige Prozent von der Referenzlage ab.


Aktuelle Forschungsprojekte

  • S. Kern: Stabilität von ausgesteiften, zusammengesetzten Rotationsschalen.


Abgeschlossene Forschungsprojekte

  • J. Pontow: Imperfektionsempfindlichkeit und Grenzlasten von Schalentragwerken, Dissertation, TU Braunschweig, 2009 
  • O. Knoke: Beulwiderstände zusammengesetzter Zylinder-Kegel-Schalen, Dissertation, TU Braunschweig, 2004 
  • B. Wiedemann: Modelle für vorgespannte Membranen mit Faltenbildung, Dissertation, TU Braunschweig, 2002 
  • I. Spohr: Störenergie-Konzept für den elasto-plastischen Beulsicherheitsnachweis beliebig belasteter Zylinderschalen, Dissertation, TU Braunschweig, 1998