Numerische Untersuchung zum Tragverhalten von dünnwandigen, zylindrischen, zellulären Strukturen unter axialer Belastung

Diplomarbeit aus dem Jahr 2004 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Bauingenieurwesen, Note: 1,0, Technische Universität Dortmund (Bauwesen, Baumechanik-Statik), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe:Zusammenfassung: Die vorliegende Arbeit basiert auf den Theorien zum Tragverhalten von dünnwandigen Schalen und auf numerischen Untersuchungen mit ANSYS. Sie stellt die Abschlussarbeit meines Studiums des Bauingenieurwesens an der Universität Dortmund, Studienrichtung B2 Konstruktiver Ingenieurbau, dar. Den Berechnungen zur Untersuchung von für den Leuchtbau typischen Formen stand die Einarbeitung in die Nichtlinearität des Tragverhaltens von dünnwandigen Strukturen und die Beschäftigung mit FEM Lösungswegen für nichtlineare Probleme voran. In diese Arbeit sind neben der Literaturstudie insgesamt 6.050.631 Sekunden ANSYS Berechnungszeit in 32.562 Berechnungen geflossen. Das Thema dieser Diplomarbeit lautet: Numerische Untersuchung zum Tragverhalten von dünnwandigen, zylindrischen, zellulären Strukturen unter axialer Belastung . Es wurde erforscht, wie sich das Tragverhalten von Zylindern beim Wechsel von einzelligen zu mehrzelligen Strukturen ändert und ob eine Steigerung der Last im Vergleich zu einzelnen Zylindern auftritt. In einer Einleitung wird das nichtlineare Tragverhalten dünner Schalenstrukturen vorgestellt und typische Begriffe definiert (Kapitel 1). Danach wird die Möglichkeit der Analyse dieses Problems mit Hilfe der FEM und ANSYS vorgestellt (Kapitel 2). Zuerst werden einzelne Kreiszylinder (Kapitel 3) und Sechseckzylinder (Kapitel 4) auf das Verhalten bei Belastung untersucht. Das Verhalten von mehrzelligen Zylinderstrukturen wird anhand von Sechseckzylindern in Anordnungen von zwei, drei, vier, sieben und 19 Zellen untersucht (Kapitel 5). Ein Vergleich der Ergebnisse der Kreis und Sechseckzylinder und der mehrzelligen Zylinder wird in Kapitel 6 unternommen. Die Schlussfolgerungen aus den Ergebnissen dieser Untersuchungen sind in Kapitel 7 zusammengefasst. Daran anschließend sind in Anhang A bis Anhang C die Ein und Ausgabedateien der ANSYS Berechnung angegeben, die Skripte, die bei der Berechnung Verwendung fanden, und die die folgenden Kapitel ergänzenden Abbildungen. Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: Vorworti Inhaltsverzeichnisii Abbildungsverzeichnisiv Bezeichnungenviii 1.Einleitung1 1.1Themenstellung und Inhalt1 1.2Begriffsdefinitionen1 Kritische Last, Verzweigungslast, Beullast1 Gleichgewichtspfad1 Verzweigungspunkt2 Beulen2 Nachbeulverhalten2 Imperfektionsempfindlichkeit2 1.3Motivation2 1.4Tragverhalten3 2.FEM mit ANSYS5 2.1Verwendung der FEM5 2.2Anwendung von ANSYS6 2.3Numerisches Modell6 3.Untersuchung des Kreiszylinders9 3.1Numerisches Modell11 3.1.1Solid Model11 3.1.2Netzgenerierung14 3.1.3Randbedingungen15 3.1.4Berechnung18 3.1.5Ausgabe19 3.2Ergebnisse der Berechnungen20 3.2.1Variation der Elementgröße20 3.2.2Variation der Höhe21 3.2.3Variation der Wandstärke22 3.2.4Imperfektionsempfindlichkeit23 4.Untersuchung des Sechseckzylinders25 4.1Numerisches Modell27 4.1.1Solid Model27 4.1.2Netzgenerierung29 4.1.3Randbedingungen30 4.2Ergebnisse der Berechnungen33 4.2.1Variation der Elementgröße33 4.2.2Variation der Höhe34 4.2.3Variation der Wandstärke35 4.2.4Imperfektionsempfindlichkeit36 5.Untersuchung von zellulären Sechseckzylinderstrukturen38 5.1Numerisches Modell38 5.1.1Solid Model und Vernetzung38 Version 140 Version 242 5.2Ergebnisse der Berechnungen45 5.2.1Variation der Elementgröße45 5.2.2Variation der Höhe46 5.2.3Imperfektionsempfindlichkeit47 5.2.4Einfluss der Zellenanzahl auf die kritis...