Beitrag zur Stabilitätsuntersuchung von Strukturen mit räumlich korrelierten geometrischen Imperfektionen

Schorling, York

Für geometrisch imperfekte Strukturen wird die Versagenswahrscheinlichkeit bezüglich Stabilitätskriterien bestimmt. Eine probabilistische Beschreibung der geometrischen Imperfektionen erfolgt mit skalaren ortsdiskretisierten Zufallsfeldern. Die Stabilitätsberechnungen werden mit der Finite Elemente Methode durchgeführt. Ausgangspunkt der Berechnung ist eine systematische Formulierung probabilistisch gewichteter Imperfektionsformen durch eine Eigenwertzerlegung der Kovarianzmatrix. Wenn mit einer strukturmechanisch orientierten Sensitivitätsanalyse ein Unterraum zur näherungsweisen Beschreibung des probabilistischen Strukturverhaltens gefunden wird, kann die Versagenswahrscheinlichkeit numerisch sehr effizient durch ein Interaktionsmodell bestimmt werden. Es zeigte sich, daß dies genau dann möglich ist, wenn die Beulform merklich im Imperfektionsfeld enthalten ist. Die Imperfektionsform am Bemessungspunkt entspricht dann, unabhängig vom Lastniveau, gerade der Beulform. Wenn die Beulform im Imperfektionsfeld einen untergeordneten Beitrag liefert, erscheint eine Reduktion des stochastischen Problems auf wenige Zufallsvariablen dagegen nicht möglich.

The thesis presents a concept for reliability analysis of geometrical imperfect structures with respect to static stability criteria. The geometrical imperfections are modeled as Gaussian random fields. The structural analysis is based on the Finite Element Method. A spectral decomposition of the covariance matrix, enables to formulate independent probabilistically weighted imperfections shapes, which may be analyzed by means of structural mechanics. Reliability calculations with procedures such as the response surface method require the reduction of the random variable space. Examples proved that a suitable definition of a subspace of the random variable space is possible, if the buckling shapes are sufficiently included in the random field. In this case the imperfection shape is-independent of the load level-identical to the buckling shape. In contrast if the buckling shapes are not included in the random field, the structure shows a wide banded behavior. Consequently a reduction of the variable space and the application of an interaction models is then not feasible for the determination of the failure probabilty.

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Schorling, York: Beitrag zur Stabilitätsuntersuchung von Strukturen mit räumlich korrelierten geometrischen Imperfektionen. 1997.

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