A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Beitrag zur Berechnung von Elastomerlagern auf nachgiebiger Unterlage unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode
Im Hinblick auf eine Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von Elastomerlagern wird der dreidimensionale Spannungs- und Verformungszustand bewehrter und unbewehrter Lagerkörper untersucht. Zur Lösung der vorliegenden Problemstellung wird eine nichtlineare Elastizitätstheorie im Sinne einer vollständigen Theorie 3. Ordnung für ein hyperelastisches, inkompressibles Material unter Berücksichtigung endlicher Verschiebungen, Rotationen und Verzerrungen formuliert. Auf dieser Grundlage wird für die Lösung des Differentialgleichungssystems ein modifiziertes Variationsprinzip unter Verwendung LAGRANGEscher Multiplikatoren entwickelt und für eine Anwendung in Verbindung mit der Finite-Elemente-Methode aufbereitet. Die Leistungsfähigkeit des Berechnungsverfahrens wird anhand einiger Anwendungsbeispiele demonstriert. Es wird gezeigt, daß eine nachgiebige Unterlage bei geeigneter konstruktiver Durchbildung zu einer gleichmäßigeren Pressungsverteilung mit niedrigeren Spannungsspitzen und damit zu geringeren Spalt- und Randzugkräften in den anschließenden Stahlbetonbauteilen führen kann. Die korrekte Berücksichtigung der Reibungsverhältnisse in der Kontaktfuge erweist sich als wesentlich für eine zuverlässige Berechnung des Spannungs- und Verformungszustandes für den Fall, daß die Berechnung nicht nur als Nachrechnung von Versuchen eingesetzt werden soll, sondern beabsichtigt wird, aus Kostengründen experimentelle Untersuchungen durch die numerische Simulation zu ersetzen. Der implementierte Algorithmus wurde bereits für dynamische Berechnungen vorbereitet. Insofern ist eine wirklichkeitsnahe Untersuchung der Dämpfungseigenschaften von Elastomerlagern ebenso denkbar wie eine geschwindigkeitsabhängige Modifikation der Materialparameter zur Erfassung der thermoelastischen und thermo-viskoelastischen Eigenschaften elastomerer Lagerkörper. Es zeigte sich, daß für bestimmte geometrische Randbedingungen lokal sehr große Verzerrungen auftreten. Die Spannungs-Verzerrungs-Beziehung kann hier durch die verwendeten Materialgesetze nicht mehr genau genug approximiert werden.
Beitrag zur Berechnung von Elastomerlagern auf nachgiebiger Unterlage unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode
Im Hinblick auf eine Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von Elastomerlagern wird der dreidimensionale Spannungs- und Verformungszustand bewehrter und unbewehrter Lagerkörper untersucht. Zur Lösung der vorliegenden Problemstellung wird eine nichtlineare Elastizitätstheorie im Sinne einer vollständigen Theorie 3. Ordnung für ein hyperelastisches, inkompressibles Material unter Berücksichtigung endlicher Verschiebungen, Rotationen und Verzerrungen formuliert. Auf dieser Grundlage wird für die Lösung des Differentialgleichungssystems ein modifiziertes Variationsprinzip unter Verwendung LAGRANGEscher Multiplikatoren entwickelt und für eine Anwendung in Verbindung mit der Finite-Elemente-Methode aufbereitet. Die Leistungsfähigkeit des Berechnungsverfahrens wird anhand einiger Anwendungsbeispiele demonstriert. Es wird gezeigt, daß eine nachgiebige Unterlage bei geeigneter konstruktiver Durchbildung zu einer gleichmäßigeren Pressungsverteilung mit niedrigeren Spannungsspitzen und damit zu geringeren Spalt- und Randzugkräften in den anschließenden Stahlbetonbauteilen führen kann. Die korrekte Berücksichtigung der Reibungsverhältnisse in der Kontaktfuge erweist sich als wesentlich für eine zuverlässige Berechnung des Spannungs- und Verformungszustandes für den Fall, daß die Berechnung nicht nur als Nachrechnung von Versuchen eingesetzt werden soll, sondern beabsichtigt wird, aus Kostengründen experimentelle Untersuchungen durch die numerische Simulation zu ersetzen. Der implementierte Algorithmus wurde bereits für dynamische Berechnungen vorbereitet. Insofern ist eine wirklichkeitsnahe Untersuchung der Dämpfungseigenschaften von Elastomerlagern ebenso denkbar wie eine geschwindigkeitsabhängige Modifikation der Materialparameter zur Erfassung der thermoelastischen und thermo-viskoelastischen Eigenschaften elastomerer Lagerkörper. Es zeigte sich, daß für bestimmte geometrische Randbedingungen lokal sehr große Verzerrungen auftreten. Die Spannungs-Verzerrungs-Beziehung kann hier durch die verwendeten Materialgesetze nicht mehr genau genug approximiert werden.
Beitrag zur Berechnung von Elastomerlagern auf nachgiebiger Unterlage unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode
Klöckner, H. (author)
1994
380 Seiten, Bilder, Tabellen, 123 Quellen
Theses
German
Ein Beitrag zur Anwendung der Finite-Elemente-Methode in der Geotechnik
| UB Braunschweig | 1995