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45,80 €ISBN 978-3-8440-7986-9Softcover116 pages19 figures171 g21 x 14,8 cmGermanThesis
April 2021
Martin Anand Lakshmanan
Versagensverhalten dünnwandiger Profilstäbe unter Drucklast
Das Thema dieser Arbeit ist die Erforschung des Versagensverhaltens dünnwandiger Profilstäbe unter Drucklast sowie die daraus resultierenden Ergebnisse. Dabei liegt der Fokus auf der Abgrenzung des Begriffs Crippling von anderen Versagensmodi und der Beschreibung dieses Modus. Die Ergebnisse stützen sich auf numerische Berechnungen.
Zu Beginn der Arbeit werden die derzeit bestehenden Definitionen des Begriffs Crippling beschrieben und vorliegende Auslegungsmethoden vorgestellt. Allen gemein ist die empirische Herangehensweise sowie eine ungenaue Abgrenzung des Cripplings zu anderen Versagensmodi.
Basierend auf umfassenden Finite-Element-Berechnungen wird eine genauere Abgrenzung der Versagensmodi dünnwandiger Profile hergeleitet. Der Fokus liegt hierbei auf Profilen, die unter dem Einfluss lokaler Beulen versagen. Die Voraussetzungen sowie die Abläufe für ein derartiges Versagen werden untersucht.
Die wesentlichen Ergebnisse sind hierbei die Einführung zwei verschiedener Versagensfälle, die sich in ihrer Phänomenologie unterscheiden, jedoch beide der bisherigen Definition von Crippling-Versagen genügen. Es handelt sich dabei um das Crippling-Versagen Modus 1, bei dem das Profil-Tragvermögen sofort nach Einsetzen der lokalen Beulen erschöpft ist. Das Versagen wird dabei durch Plastizität auf den Maxima der entstehenden Beulen initiiert. Crippling Modus 2 ist charakterisiert durch ein ausgeprägtes Nachbeul-Tragverhalten. Hierbei wird das Versagen durch eine Kombination aus Druck- und Schubspannungskonzentrationen initiiert. Diese resultieren aus Umlagerungen der äußeren Drucklast im Querschnitt sowie lokalen Verdrillungen der Profilflächen infolge der auftretenden Beulen. Diese Erkenntnisse können als Grundlage einer analytischen Methode zur Beschreibung des Crippling-Versagens dienen.
Ein weiteres Ergebnis ist die Beschreibung eines globalen Versagensmodus, der dem Euler-Knicken ähnelt, jedoch durch lokale Beulen beeinflusst wird. Dieser Modus wird durch eine Adaption der Euler-Knickformel einer Auslegung zugänglich gemacht.
Die Arbeit schließt mit einem Entwurf einer Testmethode zur Validierung der Ergebnisse, die aus den FE-Berechnungen gewonnenen wurden. Hierzu werden die Aspekte des Versuchsaufbaus, der Probekörperherstellung sowie der benötigten Messtechnik diskutiert.
Zu Beginn der Arbeit werden die derzeit bestehenden Definitionen des Begriffs Crippling beschrieben und vorliegende Auslegungsmethoden vorgestellt. Allen gemein ist die empirische Herangehensweise sowie eine ungenaue Abgrenzung des Cripplings zu anderen Versagensmodi.
Basierend auf umfassenden Finite-Element-Berechnungen wird eine genauere Abgrenzung der Versagensmodi dünnwandiger Profile hergeleitet. Der Fokus liegt hierbei auf Profilen, die unter dem Einfluss lokaler Beulen versagen. Die Voraussetzungen sowie die Abläufe für ein derartiges Versagen werden untersucht.
Die wesentlichen Ergebnisse sind hierbei die Einführung zwei verschiedener Versagensfälle, die sich in ihrer Phänomenologie unterscheiden, jedoch beide der bisherigen Definition von Crippling-Versagen genügen. Es handelt sich dabei um das Crippling-Versagen Modus 1, bei dem das Profil-Tragvermögen sofort nach Einsetzen der lokalen Beulen erschöpft ist. Das Versagen wird dabei durch Plastizität auf den Maxima der entstehenden Beulen initiiert. Crippling Modus 2 ist charakterisiert durch ein ausgeprägtes Nachbeul-Tragverhalten. Hierbei wird das Versagen durch eine Kombination aus Druck- und Schubspannungskonzentrationen initiiert. Diese resultieren aus Umlagerungen der äußeren Drucklast im Querschnitt sowie lokalen Verdrillungen der Profilflächen infolge der auftretenden Beulen. Diese Erkenntnisse können als Grundlage einer analytischen Methode zur Beschreibung des Crippling-Versagens dienen.
Ein weiteres Ergebnis ist die Beschreibung eines globalen Versagensmodus, der dem Euler-Knicken ähnelt, jedoch durch lokale Beulen beeinflusst wird. Dieser Modus wird durch eine Adaption der Euler-Knickformel einer Auslegung zugänglich gemacht.
Die Arbeit schließt mit einem Entwurf einer Testmethode zur Validierung der Ergebnisse, die aus den FE-Berechnungen gewonnenen wurden. Hierzu werden die Aspekte des Versuchsaufbaus, der Probekörperherstellung sowie der benötigten Messtechnik diskutiert.
Keywords: Crippling; Stabiltät; Leichtbau; Luftfahrt
Aachener Berichte aus dem Leichtbau
Edited by Univ.-Prof. Dr.-Ing. Kai-Uwe Schröder, Aachen
Volume 2020,03
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