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Ermittlung elastisch-plastischer Beanspruchungen mit der Vereinfachten Fließzonentheorie unter Berücksichtigung von Effekten nach Theorie II. Ordnung

Kurzbeschreibung
Die Vereinfachte Fließzonentheorie (VFZT) dient der vereinfachten Abschätzung von Zustandsgrößen elastisch-plastisch beanspruchter Tragwerke, vor allem unter zyklischer Belastung. Diese werden gewöhnlich mit Hilfe inkrementeller elastisch-plastischer Analysen für ein Finite-Elemente-Modell des Tragwerks über viele Belastungszyklen gewonnen. Die VFZT dagegen gestattet die näherungsweise Ermittlung des Tragwerkverhaltens im Einspielzustand auf vereinfachte Art und Weise. Mit nur wenigen linear elastischen Analysen erhält man so eine Abschätzung der akkumulierten Dehnung, der Dehnschwingbreite, des Verformungszustandes usw.

Bisher liegt die VFZT allerdings nur für Berechnungen nach Theorie I. Ordnung vor, bei der die Verformungen so klein sein müssen, dass es genügt, die Gleichgewichtsbedingungen am unverformten System zu formulieren. Jedoch ist es nahe liegend, dass bei Tragwerken, die einen Ratcheting-Mechanismus entwickeln können, infolge der progressiven Deformation auch geometrische Effekte zweiter Ordnung auftreten, die es erforderlich machen, die Gleichgewichtsbedingungen am verformten System zu formulieren (Theorie II. Ordnung). Im Rahmen des Vorhabens soll daher eine VFZT II. Ordnung entwickelt werden.

Als Beispiel sei hier ein Rohrbogen unter in-plane Biegung genannt (in der nebenstehenden Abbildung vereinfacht als halbe Torusschale modelliert), bei dem Abtriebskräfte dafür sorgen, dass die Maximalspannung durch Umfangsbiegung nahe der Krone entsteht. Existiert gleichzeitig ein Innendruck, so sorgt dessen versteifende Wirkung nach Theorie II. Ordnung für eine Verringerung der Biegebeanspruchungen.

Bearbeiter
B. Vollrath, M. Sc.
Prof. Dr.-Ing. H. Hübel

Fördernde Institution
DFG, Projekt HU 1734/5-1

Schlagworte
Ermüdung, Ratcheting, vereinfachte elastisch-plastische Analyse

Thermische Einwirkung von Flugasche auf Stahlbetonsilos

Kurzbeschreibung
Silos in Kohlekraftwerken dienen der Zwischenlagerung von Flugasche aus dem Elektrofilter. Neben den quasi-statischen Einwirkungen infolge u. a. Wind, Anlagentechnik, Nutzlasten, Schüttgut, sind insbesondere hohe Temperatureinwirkungen zu berücksichtigen. Beim Eintrag der Flugasche in das Silo beträgt deren Temperatur nicht selten mehr als 80 °C. In Abhängigkeit von der Bauwerkssteifigkeit resultieren daraus bemessungsmaßgebende Zwängungsbeanspruchungen. Untersuchungen zeigen, dass die Temperaturverteilung im Schüttgut zeitlich und örtlich stark variiert. Um das Verhalten der Struktur in Wechselwirkung zwischen Temperatureinwirkung - Schüttgutlast genauer zu erfassen werden Befüll- und Entleerungsvorgänge numerisch modelliert.

Bearbeiter
Dipl.-Ing.(FH) M. Simon

Fördernde Institution
Eigenforschung

Schlagworte
Numerische Simulation, Temperaturverlauf, Silobauwerke, Flugasche