Eine Plattform für die Wissenschaft: Bauingenieurwesen, Architektur und Urbanistik
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Beitrag zur numerischen Simulation des Momenten-Rotationsverhaltens von geschweißten und geschraubten Stützen-Riegel-Verbindungen unter monotonen und zyklischen Belastungen
Diese Arbeit zielt darauf, das Rotationsverhalten komplexer, geschweißter und geschraubter Stützen-Riegel-Verbindungen unter Belastung durch Normalkräfte, Querkräfte und Biegung rechnerisch zu simulieren, so daß Versuche durch numerische Untersuchungen interpretiert werden können oder durch Vorausberechnung die Anzahl der Versuche reduziert werden kann. Durch numerische Parameterstudien, in denen die wesentlichen Einflußparameter der Versuche auf das Tragverhalten nicht nur geometrisch, sondern auch werkstofflich unter statischer bzw. dynamischer Beanspruchung variiert werden, können gewissermaßen 'rechnerische Versuchsergebnisse' erzeugt werden. Dadurch kann die Anzahl der aufwendigen Experimente für die Erweiterung des Anhangs J des Eurocode 3 auf ein Minimum reduziert werden. Die numerische Simulation des Verhaltens geschraubter Verbindungen zur Bestimmung der Momenten-Rotationsverhältnisse ist ungleich schwieriger als bei geschweißten Verbindungen, da keine Kontinumskonstruktion vorliegt, und die Kontaktfugen und Schrauben nichtlineare lokale Beanspruchungs- und Verformungsprobleme zur Folge haben. Hierzu wird zunächst ein FE-Modell für einen T-Stummel, der im Rahmen des COST C1 Programms als Bench-Mark-Test europaweit untersucht wird, entwickelt. Die dabei gewonnenen numerischen Ergebnisse werden dazu benutzt, um die existierenden Modelle zur ingenieurgemäßen Berechnung vollständiger geschraubter Anschlüsse zu überprüfen und zu verbessern. Durch numerische Untersuchung von Anschlüssen unter zyklischer Belastung wird über den Vergleich mit Versuchsergebnissen der Ansatz der Rotationswöhlerlinien als Beziehung zwischen dem plastischen Rotationswinkel der Verbindung und der zum Bruch führenden Lastspielzahl bestätigt, indem rechnerisch an den maßgebenden Stellen des Prüfkörpers die Rotations-Dehnungsbeziehung ermittelt werden konnte, mit der für alternierende Plastizierung die Bauteilschädigung für den Bereich Low-Cycle-Fatigue sicher abgeschätzt werden kann. Bei geschraubten Verbindungen wird weiterhin ein vereinfachtes Ingenieurmodell zur Berechnung der Momenten-Rotations-Hysteresen und zur Abschätzung des Energiedissipationsverhaltens entwickelt, das die Rechenzeit erheblich abkürzt.
Beitrag zur numerischen Simulation des Momenten-Rotationsverhaltens von geschweißten und geschraubten Stützen-Riegel-Verbindungen unter monotonen und zyklischen Belastungen
Diese Arbeit zielt darauf, das Rotationsverhalten komplexer, geschweißter und geschraubter Stützen-Riegel-Verbindungen unter Belastung durch Normalkräfte, Querkräfte und Biegung rechnerisch zu simulieren, so daß Versuche durch numerische Untersuchungen interpretiert werden können oder durch Vorausberechnung die Anzahl der Versuche reduziert werden kann. Durch numerische Parameterstudien, in denen die wesentlichen Einflußparameter der Versuche auf das Tragverhalten nicht nur geometrisch, sondern auch werkstofflich unter statischer bzw. dynamischer Beanspruchung variiert werden, können gewissermaßen 'rechnerische Versuchsergebnisse' erzeugt werden. Dadurch kann die Anzahl der aufwendigen Experimente für die Erweiterung des Anhangs J des Eurocode 3 auf ein Minimum reduziert werden. Die numerische Simulation des Verhaltens geschraubter Verbindungen zur Bestimmung der Momenten-Rotationsverhältnisse ist ungleich schwieriger als bei geschweißten Verbindungen, da keine Kontinumskonstruktion vorliegt, und die Kontaktfugen und Schrauben nichtlineare lokale Beanspruchungs- und Verformungsprobleme zur Folge haben. Hierzu wird zunächst ein FE-Modell für einen T-Stummel, der im Rahmen des COST C1 Programms als Bench-Mark-Test europaweit untersucht wird, entwickelt. Die dabei gewonnenen numerischen Ergebnisse werden dazu benutzt, um die existierenden Modelle zur ingenieurgemäßen Berechnung vollständiger geschraubter Anschlüsse zu überprüfen und zu verbessern. Durch numerische Untersuchung von Anschlüssen unter zyklischer Belastung wird über den Vergleich mit Versuchsergebnissen der Ansatz der Rotationswöhlerlinien als Beziehung zwischen dem plastischen Rotationswinkel der Verbindung und der zum Bruch führenden Lastspielzahl bestätigt, indem rechnerisch an den maßgebenden Stellen des Prüfkörpers die Rotations-Dehnungsbeziehung ermittelt werden konnte, mit der für alternierende Plastizierung die Bauteilschädigung für den Bereich Low-Cycle-Fatigue sicher abgeschätzt werden kann. Bei geschraubten Verbindungen wird weiterhin ein vereinfachtes Ingenieurmodell zur Berechnung der Momenten-Rotations-Hysteresen und zur Abschätzung des Energiedissipationsverhaltens entwickelt, das die Rechenzeit erheblich abkürzt.
Beitrag zur numerischen Simulation des Momenten-Rotationsverhaltens von geschweißten und geschraubten Stützen-Riegel-Verbindungen unter monotonen und zyklischen Belastungen
Kong, B.S. (Autor:in)
1996
143 Seiten, Bilder, Tabellen, 93 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
Momentenverlauf , Rotation (Drehung) , numerisches Verfahren , Finite-Elemente-Methode , Simulationsmodell , Stahlbau , Flächentragwerk , Stabtragwerk , Plastizität , plastisches Verformen , mechanische Festigkeit , Schraubenverbindung , Schweißverbindung , Lastspielzahl , Dissipation , Verfestigen , Stütze , wechselnde Belastung , numerische Simulation