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Название: Theorie und Numerik einer dreidimensionalen Schalenformulierung
Автор: Bischoff M.
Аннотация:
Ausgangspunkt der Arbeit ist ein 7-Parameter-Schalenmodell mit
Beruecksichtigung der Dickenaenderung, das von Buechter und Ramm (1992) vorgestellt
wurde. Die Anwendung eines solchen 3D-Schalenmodells ist insbesondere dann sinnvoll,
wenn vollstaendig dreidimensionale Stoffgesetze verwendet werden sollen, womit auch
Probleme mit grossen Verzerrungen berechnet werden koennen.
Im Gegensatz zu Buechter und Ramm (1992) wird das Schalenmodell in dieser Arbeit
unabhaengig von der FE-Formulierung als Semidiskretisierung des Schalenkontinuums in
Dickenrichtung auf der Basis eines Mehrfeldfunktionals hergeleitet. So kann das
7-Parameter-Modell als zweidimensionale, kontinuierliche Theorie mit sieben kinematischen
Freiheitsgraden pro materiellem Punkt der Schalenmittelflaeche verstanden werden.
Es wird angestrebt eine physikalische Interpretation der kinematischen und
statischen Variablen zu geben. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Groessen, die bei
konventionellen 5-Parameter-Formulierungen nicht auftreten. Fuer den linearen Anteil
der Querschubverzerrungen wird ein neuer Schubkorrekturfaktor vorgeschlagen, der den
Fehler bezueglich der vollstaendig dreidimensionalen Loesung vermindern kann. Es wird
ausserdem gezeigt, dass die Anzahl der kinematischen und statischen Variablen in diesem
7-Parameter-Modell im Hinblick auf die Verwendung dreidimensionaler Stoffgesetze
`optimal' ist.
Schliesslich wird ein einheitliches Konzept zur Formulierung drei- und viereckiger
Schalenelemente mit Ansaetzen beliebigen Polynomgrades vorgestellt. Dabei
werden aus der Literatur bekannte Methoden mit eigenen Entwicklungen kombiniert.
Ausserdem wird eine Verbesserung bei der Behandlung von Schalen mit Knicken
vorgeschlagen. Das Konzept wird fuer lineare und quadratische
Drei- und Viereckelemente verwirklicht. In numerischen Berechnungen linearer sowie
materiell und geometrisch nichtlinearer Probleme werden die Eigenschaften der
vorgestellten Elemente untersucht.