Geometrically nonlinear higher-order shear deformation FE analysis of thin-walled smart structures

  • Geometrisch nichtlineare FE Berechnung von dünnwandigen intelligenten Strukturen auf Grundlage von Schubdeformationstheorien höherer Ordnung

Vu, Duy Thang; Schmidt, Rüdiger (Thesis advisor)

Aachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University (2011)
Doktorarbeit

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2011

Kurzfassung

In der vorliegenden Arbeit wird der Einfluss der geometrischen Nichtlinearität in Finite Elemente Simulationen des quasistatischen und dynamischen Verhaltens bei Form- und Schwingungskontrolle dünnwandiger Strukturen mit integrierten piezoelektrischen Schichten oder Patches untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt der Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses der kinematischen Hypothesen, die linearen und nichtlinearen Theorien derartiger Strukturen zugrundegelegt werden. Finite Plattenelemente werden unter Verwendung von Dehnungs Verschiebungs-Beziehungen entwickelt, die auf der Schubdeformationstheorie erster oder dritter Ordnung basieren. Unter Verwendung dieser beiden Strukturhypothesen werden vergleichende Finite Elemente Simulationen durchgeführt, unter anderem für die transversale Schubspannungsverteilung, für nichtlineare Formkontrolle sowie für das nichtlineare Schwingungsverhalten und die zeitliche Entwicklung der Sensorspannungen infolge impulsförmiger Belastungen dünner Balken und Platten mit aufgeklebtem piezoelektrischen Patch. Außerdem wird ein in der Literatur beschriebenes Experiment zur Schwingungskontrolle eines eingespannten Balkens mit piezoelektrischer Aktorschicht simuliert. Die Vergleichsrechnungen werden sowohl mit der linearen als auch mit nichtlinearen Plattentheorien durchgeführt. Bei letzteren werden große Verschiebungen im Sinne der von Kármánschen Theorie und der Theorie moderater Rotationen berücksichtigt.

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