Forschungsprojekt

Pfadverfolgungsmethoden

Algorithmen zur Berechnung statischer Gleichgewichtspfade und kritischer Punkte bei stabilitätsgefährdeten Tragwerken mit nichtlinearem Strukturverhalten.

Überblick

  • Adaptive Pfadverfolgung
  • Direkte Berechnung kritischer Punkte für imperfektionsempfindliche Systeme

Projektbeschreibung

Adaptive Pfadverfolgung

Die Berechnung statischer Gleichgewichtspfade bei stabilitätsgefährdeten Tragwerken mit nichtlinearem Strukturverhalten ist bis heute eine Herausforderung. Mit Hilfe der am Institut entwickelten adaptiven Kontrollalgorithmen soll die Zuverlässigkeit der Kontrollmethoden gesteigert werden. Hierfür werden bei der Bogenlängenkontrolle nur ausgesuchte Verschiebungsinkremente berücksichtigt. Dies führt zu einem deutlich verbesserten Konvergenzverhalten im Vergleich zur klassischen Bogenlängenkontrolle. Weitere Informationen hierzu finden Sie unter Pohl (2014).

Gleichgewichtspfad Zylinderbeulen (c)
Gleichgewichtspfad des Zylinderbeulversuchs
Zylinderbeulen (c)
Simulation des Zylinderbeulens

Direkte Berechnung kritischer Punkte für imperfektionsempfindliche Systeme

Mit Hilfe der adaptiven Pfadverfolgungsmethoden kann der Primärpfad eines Systems mit stark nichtlinearem Strukturverhalten effizient ermittelt werden. Sollen neben dem Primärpfad auch die Sekundärpfade untersucht werden, müssen die Verzweigungspunkte direkt ermittelt werden. Ein Ziel des Forschungsvorhabens ist deshalb die Entwicklung von stabilen und leistungsfähigen Algorithmen zur direkten Ermittlung von Verzweigungs- und Durchschlagspunkten (so genannte erweiterte Systeme). Zur Steigerung der Effizienz kommen hierbei neben neuen Methoden zur numerischen Ableitung (complex-step derivative approximation) auch neue, am Institut entwickelte, hierarchische Schalenformulierungen zum Einsatz.

Veröffentlichungen

  1. Tanja Pohl. Adaptive Methoden zur Pfadverfolgung bei Entfestigung. Doktorarbeit. Bericht Nr. 62, Institut für Baustatik und Baudynamik, Universität Stuttgart. 2014. DOI: 10.18419/opus-561
  2. Ekkehard Ramm. Strategies for Tracing the Nonlinear Response Near Limit Points. 2nd US-Europe Workshop 'Nonlinear Finite Element Analysis in Structural Mechanics' (eds. W. Wunderlich, E. Stein, K.-J. Bathe), Bochum, Germany, 1980, Springer.. 1981. DOI: 10.1007/978-3-642-81589-8_5

Bearbeitung:

Steffen Roth
Dipl.-Ing.

Steffen Roth

Akademischer Mitarbeiter

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