Nichtlineare Dynamik von Platten

Stoffel, Marcus; Weichert, Dieter

doi:HT012910574

Nichtlineare Dynamik von Platten

Stoffel, Marcus

2000

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Marcus Stoffel

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2000

UmfangIV, 103 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2000

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Weichert, Dieter (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2000-11-21

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-714
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/60646/files/Stoffel_Marcus.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Maschinenwesen (400000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Nichtlineare Dynamik (frei) ; Platte (frei) ; Physik (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
In dieser Arbeit wird das Verformungs- und Schwingungsverhalten kreisförmiger Platten aus Stahl und Kupfer untersucht, die impulsartiger Belastung ausgesetzt sind. Das Ziel ist geeignete Stoffgesetze und Strukturmodelle zu finden, mit denen das Verformungsverhalten dieser Flächentragwerke beschrieben werden kann. Experimentell werden die Platten in einem Stoßwellenrohr durch Impulsbelastung zu Schwingungen angeregt, wobei sie während ihrer Verformung plastizieren können. Zur Modellierung des Strukturverhaltens wird eine Schalentheorie verwendet, die für kleine Dehnungen und moderate Rotationen entwickelt wurde. Dabei werden Schubdeformationen erster Ordnung berücksichtigt. Um die Materialeigenschaften zu modellieren, werden in dieser Arbeit das Bodner-Partom Gesetz und zwei Varianten des Chaboche Modells ausgewählt. Mit Hilfe eines Finite Elemente Programms, welches für diese Schalen- und Materialmodelle entwickelt wurde, können die Plattenverformungen simuliert und mit gemessenen Verformungen verglichen werden. Dadurch werden die verschiedenen Stoffgesetze auf ihre Eignung getestet. Außerdem wurde eine modifizierte transversale Schubspannungsverteilung in das Finite Elemente Programm eingearbeitet, um die Abhängigkeit der Simulationen vom Schubspannungsverlauf zu untersuchen. Ferner wird die Sensitivität der Simulationen auf Schwankungen in den Materialparametern sowie die Genauigkeit der berechneten Verformungen im Bereich kleiner und moderater Rotationen untersucht. Bei wiederholter einseitiger Stoßwellenbelastung können sich Grenzwerte in den Mittelpunktverschiebungen der Platten bilden, die mit einem vereinfachten mechanischem Modell erklärt werden. Außerdem wird das Verformungsverhalten der Platten bei wiederholt wechselseitiger Beanspruchung durch Stoßwellen untersucht.

In this work the deformations and vibrations of circular steel and copper plates subjected to impulsive loadings are studied. The aim is to find appropiate constitutive laws and structural models, which are able to describe the deformations of the used plates. Experimentally the plates are subjected to shock waves in a shock tube. During the deformations plastic strains can occur. In order to model the structural behaviour a shell theory is used assuming small strains and moderate rotations. Furthermore a first order shear deformation theory is included. The material behaviour is modelled with the Bodner-Partom law and with two versions of the Chaboche law. Using a Finite Element program, suitable for the mentioned shell theory and constitutive models, the plate deformations can be simulated and compared to measured deformations. This way the different constitutive models are tested for their applicability. Moreover a modified transverse shear stress distribution is implemented in the Finite Element code to determine the dependence between the simulations and the shear stress distribution. Furthermore the sensitivity of the simulations with respect to variations of the material parameters is studied. Also the accuracy of the calculated deformations in the range of small and moderate rotations is examined. In the case of repeated shock wave loadings on one plate limit states in the middle point displacements can occur. These deformations are described by a simplified mechanical model. Finally the deformation behaviour of plates is studied, which are subjected to impulsive loadings from both sides.

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