Theoretische und experimentelle Untersuchungen glasfaserverstärkter Verbundwerkstoffplatten unter dynamischer Belastung 2006-07-05

  • Theoretical and experimental investigation of glass fibre reinforced plastic plates under dynamic loading

Frenz, Sabine

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2006, 2007)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2006

Kurzfassung

Mit Hilfe eines Stoßwellenrohres wird das Verformungs- und Schwingungsverhalten kreisförmiger, glasfaserverstärkter Verbundwerkstoffplatten unter impulsartiger Belastung untersucht. Die Art der Belastung der Strukturen tritt in ähnlicher Form in der Technik auf, beispielsweise bei Tragflächen unter Windbelastung, Schornsteinen unter Böenbelastung oder bei Explosionsbelastungen technischer Objekte. Es ist wichtig, das Verhalten von Strukturen allgemein unter Impulslasten schon in der Entwicklungsphase zu berücksichtigen. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Methode zur zuverlässigen Vorhersage des Verformungsverhaltens einer eingeschränkten Klasse derartiger Strukturen. Im theoretischen Teil werden sowohl geometrische Nichtlinearitäten als auch das dehnratenabhängige Materialverhalten betrachtet. Die verwendete Schalentheorie, die für kleine Dehnungen und moderate Rotationen entwickelt wurde, berücksichtigt Schubdeformationen erster Ordnung. Es wird sowohl elastisches als auch viskoelastisches Materialverhalten in das Finite-Elemente-Programm implementiert. Dieses Materialverhalten wird durch verschiedene quasi-statische und dynamische Versuche überprüft. Die Zuverlässigkeit der mit Hilfe des Finite-Elemente-Programms berechneten Plattenverformungen wird verifiziert durch den Vergleich mit den gemessenen Daten aus den Experimenten im Stoßwellenrohr. Der Einfluss der gewählten Randbedingungen auf die Simulationsergebnisse sowie die Sensitivität der Simulationsergebnisse auf Schwankungen in den Materialparametern wird ebenfalls untersucht.

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