Abgeschlossene Projekte
Kurzbeschreibung
Die Vereinfachte Fließzonentheorie (VFZT) dient der vereinfachten Abschätzung von Zustandsgrößen elastisch-plastisch beanspruchter Tragwerke. Insbesondere soll sie dazu dienen, den mitunter immensen nummerischen Aufwand für eine rechnerische Lebensdaueranalyse bei zyklischer Belastung zu verringern. Dazu zählt vor allem die Ermittlung der für eine Ermüdungsanalyse erforderlichen Dehnschwingbreite und der für einen Ratcheting-Nachweis erforderlichen Dehnungsakkumulation im Einspielzustand.
Ein Beispiel für Dehnungsakkumulation ist ein Zweifeldträger unter zyklisch auftretender Wanderlast (siehe nebenstehende Abbildung). Der Ratcheting-Mechanismus ist auf eine Vielzahl sich nacheinander an unterschiedlichen Stellen öffnenden und schließenden Fließgelenken zurück zu führen, bis sich aufgrund der Werkstoffverfestigung nach ca. 40 Zyklen der Einspielzustand einstellt.
Im Projekt wurde der Fokus auf die Beschleunigung des Berechnungsablaufs, der Erweiterung des Anwendungsspektrums und der Steigerung der Leistungsfähigkeit der VFZT gelegt. Die Forschungsergebnisse wurden in sieben Publikationen mit Peer-Review und Konferenzbeiträgen veröffentlicht.
Bearbeiter
B. Vollrath, M. Sc.
Prof. Dr.-Ing. H. Hübel
Fördernde Institution
DFG,
Projekt HU 1734/2-1
Förderzeitraum
01.01.2016 - 30.06.2020
Schlagworte
Ermüdung, Ratcheting, vereinfachte elastisch-plastische Analyse
Veröffentlichungen mit Peer-Review:
[1] Hübel, H.; Vollrath, B.: Ratcheting caused by moving loads. International Journal of Advanced Structural Engineering 9, Heft 2, 2017, S. 139 – 152, https://doi.org/10.1007/s40091-017-0154-0.
[2] Vollrath, B.; Hübel, H.: Determination of post-shakedown quantities of a pipe bend via the simplified theory of plastic zones compared with load history dependent incremental analysis. In: COMPUTER METHODS IN MECHANICS (CMM2017): Proceedings of the 22nd International Conference on Computer Methods in Mechanics, Lublin, Poland, 13–16 September 2017. AIP Conference Proceedings, S. 120004-1 – 120004-12, https://doi.org/10.1063/1.5019119.
[3] Hübel, H.; Vollrath, B.: Simplified Analysis of Strains Accumulated in the State of Elastic Shakedown Considering Multi-Parameter Loadings. In: Volume 3: Design and Analysis. ASME 2018 Pressure Vessels & Piping Conference, July 15-20, 2018, Prague, Czech Republic. American Society of Mechanical Engineers, S. 1 – 10, https://doi.org/10.1115/PVP2018-84070.
[4] Hübel, H.; Vollrath, B.: Simplified determination of accumulated strains to satisfy design code requirements. International Journal of Pressure Vessels and Piping 171, 2018, S. 92 – 103, https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2019.01.014.
[5] Hübel, H.; Vollrath, B.: Limited Versus Unlimited Strain Accumulation Due to Ratcheting Mechanisms. Journal of Pressure Vessel Technology 141, 2019, Heft 3, S. 214 – 223, https://doi.org/10.1115/1.4042853.
[6] Vollrath, B.; Hübel, H.: Direct Analysis of Post-Shakedown Quantities With the STPZ Considering Multi-Parameter Loading. In: Volume 3: Design and Analysis. ASME 2019 Pressure Vessels & Piping Conference, San Antonio, Texas, USA, July 14 - 19, 2019. American Society of Mechanical Engineers, S. 1 – 7, https://doi.org/10.1115/PVP2019-93268.
[7] Vollrath, B.; Hübel, H.: Efficient Fatigue and Ratcheting Computation in Case of Multi-Parameter Loading. In: Volume 2: Codes and Standards. ASME 2020 Pressure Vessels & Piping Conference, Minneapolis, Minnesota, USA, July 19 - 24, 2020, PVP2020-21089. American Society of Mechanical Engineers (paper accepted).