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Imperfektionssensitivität und rechnerischer Nachweis der Beulsicherheit dünner Schalen

Walter Wagenhuber
TU Braunschweig, Fachbereich 5 Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Statik
1989, 145 S.
Fraunhofer IRB Verlag

Inhaltsverzeichnis [PDF]

Inhalt

Die Arbeit behandelt das Problem der Imperfektionsempfindlichkeit dünner Schalen und deren Berücksichtigung bei einem rechnerischen Nachweis der Beulsicherheit. Es wird eine nichtlineare Eigenwertanalyse entwickelt, die für einen gegebenen Grundzustand die direkte Berechnung von benachbarten Gleichgewichtslagen im Nachbeulbereich ermöglicht. Der Abstand vom Grundzustand zum dichtest gelegenen Nachbarzustand ist proportional zum Stabilitätsgrad des Tragwerks im Grundzustand. Der Stabilitätsgrad gibt die Empfindlichkeit des Tragwerks im Grundzustand gegenüber beliebigen Störungen an und ist somit auch ein Maß für die Empfindlichkeit des Tragwerks gegenüber geometrischen Imperfektionen, Eigenspannungen oder Belastungs-Imperfektionen. Die im Grundzustand ins Tragwerk eingeprägte Energie wird berechnet und eine Störenergie definiert, die nötig ist, um das Tragwerk vom Grund- zum Nachbarzustand zu führen. Der Abstand vom Grund- zum Nachbarzustand und damit der Stabilitätsgrad des Tragwerks im Grundzustand kann so auf Energieebene gemessen werden. Die Imperfektionsempfindlichkeit von Schalentragwerken kann mit Hilfe der Störenergie an der perfekten Schale berechnet werden. Die ungünstigste Stör- oder Imperfektionsform wird von der nichtlinearen Eigenwertanalyse geliefert, das Vorgeben von Imperfektionsmustern durch den Ingenieur kann entfallen. (-y-)

Verfügbare Formate

Publikationslisten zum Thema:
Schale, Beulsicherheit, Stabilität, Berechnung, Sicherheitsnachweis, Imperfektion, Störung, Energie, Gleichgewichtszustand, Bauteil(dünnwandig), Schale(dünnwandig), Eigenwertanalyse, Störanfälligkeit,

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2012, viii, 128 S., 10 SW-Abb. 235 mm, Softcover
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Vorwiegend fuer Universitaeten, Technischen Hochschulen und Fachhochschulen entwickeltes Lehrbuch, das in einfacher, leicht verstaendlicher Form Grundlagen der Schalentheorie vermittelt. Ausgehend von der Zielsetzung, das Verstaendnis fuer die mechanischen Zusammenhaenge zu foerdern, erfolgt eine anschauliche Darstellung des raeumlichen Kraeftespiels der Schalen. Behandelt werden u.a. Membrantheorien der Rotations-, Zylinder- und allgemeiner Schalen, Biegetheorie der drehsymmetrisch belasteten Rotationsschale sowie Formelzusammenstellung von Loesungen der Schalentheorie im Anhang. (mz)

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Forschungsberichte

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Walter Wagenhuber
Imperfektionssensitivität und rechnerischer Nachweis der Beulsicherheit dünner Schalen
1989, 145 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

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In der vorliegenden Arbeit wird auf die Stabilitaet von plastisch-elastisch beulenden Kreiszylinderschalen vertieft eingegangen. Es wird ueber zwei neue Versuchsreihen berichtet, bei denen Beulversuche an Schalen mit besonders kleiner Schlankheit und geringen Imperfektionen durchgefuehrt wurden. Um die Ursache fuer die auch im kleinen Schlankheitsbereich auftretenden grossen Versuchsstreuungen angeben zu koennen, ist der Fliessgrenzenbestimmung am Pfuefkoerpermaterial besondere Aufmerksamkeit gewidmet worden. Es wird ferner gezeigt, dass die in den verschiedensten Regelwerken gemachten Vorschlaege zum Stabilitaetsnachweis durch Versuchsergebnisse im plastisch-elastischen Beulbereich zumeist nicht bestaetigt werden und dass es sinnvoll erscheint, eine neue Approximation vorzunehmen. Fuer relativ gedrungene Schalen ergibt sich so ein einfacher Formelvorschlag. Es ist weiterhin empfohlen worden, den Fragen der zusaetzlichen Innendruckbelastung, der kurzen Schalen und der Biegebelastung im plastisch-elastischen Beulbereich verstaerkt Beachtung zu schenken, da sich hier moeglicherweise eine Sicherheitsgefaehrdung ergeben kenn. (-z-)

F.W. Bornscheuer
Beuluntersuchungen an duennwandigen Rotationsschalen
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In der DASt-Richtlinie 013 "Beulsicherheitsnachweise fuer Schalen" wurden in der ersten Ausgabe vom Juli 1980 fuer den plastischen Beulbereich einfache Formeln eingefuehrt. Zur Absicherung dieser Bemessungsformeln wurde in Stuttgart eine Versuchsreihe mit axialdruckbelasteten Kreiszylinder-Modellschalen aus Stahl durchgefuehrt. In die Auswertung wurden auch die vorlaeufigen Ergebnisse der gleichzeitig in Karlsruhe durchgefuehrten Modellversuche einbezogen. Sofern sich die niedrigen Ergebnisse der Karlsruher Versuche bestaetigen, wird empfohlen, bei der axialgedrueckten Kreiszylinderschale im plastischen Bereich eine etwas hoehere Sicherheit zu fordern oder niedrigere Abminderungsfaktoren einzufuehren. Die Ueberpruefung der Bemessungsformeln fuer die aussendruckbelastete Kugelschale ergab eine ausreichende Sicherheit. (-z-)

U. Schulz
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Bei der Untersuchung von kurzzeitbelasteten, laengsgedrueckten Zylinderschalen hat sich gezeigt, dass die Verzweigungslasten nach der linearen Schalentheorie nicht erreicht werden. Bei langanhaltender Belastung wachsen die Vorbeulen infolge des Kriechens weiter an und es kommt zu einer weiteren Erniedrigung der Beullast. Der Nachbeulfaktor haengt bei den fuer Siloschalen ueblichen r/t-Verhaeltnissen von 100 bis 200 praktisch nur vom Verhaeltnis des Umfangszuges infolge des Innendruckes zum Laengsdruck ab. Zur Erfassung des Kriecheinflusses werden in die Beziehungen fuer die Kurzzeitbelastung die durch das Kriechen vergroesserten Vorbeulen eingefuehrt. Als Kriechabminderung koennen die Werte ohne Innendruck uebernommen werden. Ferner zeigt sich, dass die in der Praxis uebliche Kriechabminderung auf der sicheren Seite liegt. (-y-)

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