Zur praktischen Anwendung numerischer Analysemethoden für Stabilitätsprobleme

Lehmkuhl, Hansjörg

In der täglichen Ingenieurpraxis werden in zunehmenden Maße numerische Analysen im Rahmen der Finite-Elemente-Methode auch zur Untersuchung stabilitätsgefährdeter Strukturen eingesetzt. Für die aktuelle Praxis, insbesondere im konstruktiven Stahlbau, ist jedoch festzustellen, dass zwischen der fortgeschrittenen Theorie und dem Niveau der praktischen Anwendung numerischer Stabilitätsanalysen eine große Kluft besteht. Aus praktischer Sicht erscheint es unumgänglich, die weiter wachsende Diskrepanz zwischen den umfangreichen theoretischen Möglichkeiten und der gegenwärtigen Praxis abzubauen. Damit steht der praktisch tätige Ingenieur vor der Aufgabe, sein Wissen auf dem Gebiet numerischer Stabilitätsanalysen zu vertiefen und bereits vorhandene FE-Programme um Berechnungsalgorithmen für umfassende numerische Stabilitätsanalysen zu erweitern. Dafür werden in der Arbeit die Grundlagen einer FEM- orientierten modernen Stabilitätstheorie einheitlich und aus Sicht einer praktischen Anwendung aufbereitet. Die Darstellung von realisierten programmtechnischen Umsetzungen für erweiterte Analysenmethoden wie Nachbeulanalysen, Pfadwechsel und Approximationen imperfekter Pfade ermöglicht eine Erweiterung des Methodenvorrates. Die innerhalb der Arbeit untersuchten Beispiele zeigen, dass durch die Anwendung der behandelten Verfahren das Tragverhalten einer stabilitätsgefährdeten Struktur wesentlich besser eingeschätzt werden kann als bei Beschränkung auf die herkömmlichen Analysemethoden.

The daily engineering practice is characterized by an increasing use of numerical analyses also for structures influenced by stability problems. However it must be noticed that in practice, especially in steel construction, exists a large gap between the advanced stability theory and the level of practical applications of numerical stability analyses. From a practical point of view it seems be absolutely necessary to break up the continual growing discrepancy between comprehensive theoretical possibilities and current practice. Therefore practical engineers have to deepen their knowledge on the field of numerical stability analyses and have to expand existing finite element programs with special algorithms. For this purpose basics of a finite element orientated modern stability theory are presented from the view of practical application. Furthermore steps are shown for programming special methods like post-buckling analyses, path switching and approximations for load-deformation pathes including imperfections. The importance of the additional methods for a better understanding of the structures stability behaviour clearly comes out by the presentation of different examples of practical relevance.

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Lehmkuhl, Hansjörg: Zur praktischen Anwendung numerischer Analysemethoden für Stabilitätsprobleme. 2005.

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