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Eine einfache Methode zur Ermittlung aller Querspannungen in Faserverbundplatten als Voraussetzung einer verbesserten Versagensanalyse

Rolfes, R. and Rohwer, K. (1998) Eine einfache Methode zur Ermittlung aller Querspannungen in Faserverbundplatten als Voraussetzung einer verbesserten Versagensanalyse. Technische Mechanik, 18 (2), pp. 161-167.

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Abstract

Es wird eine erweiterte 2D-Methode zur Berechnung aller Querspannungen in geschichteten Faserverbundplatten vorgestellt, die auf der Schubverformungstheorie erster Ordnung basiert. Diese Theorie wird auch für die meisten Schalenelemente in kommerziellen FE-Programmen benutzt. Ihr großer Vorzug besteht darin, daß nur C0-Stetigkeit der Ansatzfunktionen benötigt wird und der numerische Aufwand gering ist. Im Gegensatz dazu erfordern viele der in den vergangenen Jahren entwickelten Theorien höherer Ordnung wesentlich größeren Aufwand und/oder setzen C1-Stetigkeit voraus, was eine Umsetzung in Finite Elemente erheblich erschwert. Die grundlegende Idee der erweiterten 2D-Methode besteht darin, durch Anwendung der dreidimensionalen Gleichgewichtsbedingungen sowie unter Vernachlässigung des Einflusses der Membrankräfte und der Annahme zweier zylindrischer Biegezustände die Querschub-spannungen direkt aus den Querkräften zu berechnen. Es werden keine Schubkorrekturfaktoren benötigt, da die Methode gleichzeitig verbesserte Querschubsteifigkeiten liefert. Durch einmalige Ableitung der Querkräfte nach den Membran-koordinaten kann sogar die Quernormalspannung sehr genau bestimmt werden. Im Vergleich zur herkömmlichen Gleichgewichtsmethode wird eine Ableitungsordnung der Ansatzfunktionen eingespart, so daß nur quadratische Polynome erforderlich sind, um alle Ableitungen auf Elementebene berechnen zu können. Anhand numerischer Berechnungen von symmetrischen Kreutz-verbunden und antisymmetrischen Winkelverbunden wird die gute Approximation der dreidimensionalen Lösung gezeigt. Die Methode ist in das Nachlaufprogramm TRAVEST implementiert und kann daher mit geringem Aufwand an kommerzielle FE-Programme (z.B. MSC/NASTRAN) angepaßt werden.

Document Type:Article
Additional Information: LIDO-Berichtsjahr=1999,
Title:Eine einfache Methode zur Ermittlung aller Querspannungen in Faserverbundplatten als Voraussetzung einer verbesserten Versagensanalyse
Authors:
AuthorsInstitution or Email of Authors
Rolfes, R.UNSPECIFIED
Rohwer, K.UNSPECIFIED
Date:1998
Journal or Publication Title:Technische Mechanik
Refereed publication:Yes
In ISI Web of Science:Yes
Volume:18
Page Range:pp. 161-167
Status:Published
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport (old)
HGF - Program:Space (old)
HGF - Program Themes:W RP - Raumtransport
DLR - Research area:Space
DLR - Program:W RP - Raumtransport
DLR - Research theme (Project):UNSPECIFIED
Location: Braunschweig
Institutes and Institutions:Institute of Composite Structures and Adaptive Systems > Institut für Strukturmechanik
Deposited By: elib DLR-Beauftragter
Deposited On:16 Sep 2005
Last Modified:14 Jan 2010 15:29

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