Zur Charakterisierung und Anwendung des Durchschlagverhaltens von nachgiebigen rotationssymmetrischen Strukturen

Risto, Uwe

Instabiles Verhalten von nachgiebigen Strukturen und in Form von Durchschlag kann für technische Anwendungen positiv eingesetzt werden. In der vorliegenden Arbeit werden signifikante Eigenschaften des instabilen Verhaltens in Form von Durchschlag beschrieben. Dies wird am Beispiel einer sphärisch geformten Struktur, und anderen, durchgeführt. Des Weiteren wird das Verhalten der Strukturen unter einem gleichmäßigen Außendruck und unter Berücksichtigung eines nichtlinearen elastischen Materials untersucht. Die Forschungsergebnisse fließen in die Entwicklung von innovativen Ventilsystemen für beispielsweise solarthermische Anlagen. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Entwicklung eines neuartigen Funktionselementes für Ventilanwendungen erläutert, das eine regelmäßige und vollkommen autonome Entlüftung solarthermischer Anlagen ermöglicht. Die erzielten Forschungsergebnisse werden weiterhin für die Entwicklung eines Ventilsystems für medizinische Anwendungen eingesetzt. Bei dem medizinischen Ventilsystem handelt es sich um eine Struktur die es ermöglichen soll, in Form eines Implantates, Inkontinenzpatienten die Unannehmlichkeiten ihrer Krankheit zu überwinden.

Instable behaviour of rigid and compliant structures is in most cases of technical applica-tions an attribute which have to be avoided. Nevertheless instable behaviour of compliant structures can be used positively in form of a snap-through. An abrupt change will take place in case of a snap-through from a state of equilibrium to another state. The critical load complies with two or more states of equilibrium. The article will show the significant attributes of instable behaviour in form of a snap-through. This will be illustrated by the example of a spherical shaped structure. In consid-eration of nonlinear material characteristics, the behaviour of such structures under pres-surisation against geometrical properties was researched. In addition, the obtained results are experimentally verified. The research results where used in the development of innovative valve systems for ex-ample, solar heat installations.In solar heat installations the by outgassing from the solar fluid emitted gases has to be discharged from the system in continuous periods to guarantee whose secure and efficient function. In line with this work the development of a novel function element for valve applications shall be illustrated, which allows a regularly and completely stand-alone de-airing of solar heat installations. The special feature of this innovation is that the function element does not need an external power supply and that there is no need for control electronic and sensor systems. The redevelopment is based on the mechanical properties of a high elastic material body with a partial compliance and uses the existing thermal energy of the oper-ating medium in a solar heat installation.The research findings will be used for the development of a valve system for medical ap-plications. The medical valve system is a structure which is to make it possible to over-come, in the form of an implant, incontinent patients the inconvenience of their disease.

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Risto, Uwe: Zur Charakterisierung und Anwendung des Durchschlagverhaltens von nachgiebigen rotationssymmetrischen Strukturen. Ilmenau 2013. Universitätsverlag Ilmenau.

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