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Carl Hans Otto Richter
Vereinfachte rechnerische Last-Verformungsvorhersage von Klebfugen mit hyperelastischem Verhalten im Konstruktiven Glasbau
Geklebte Verbindungen haben im Konstruktiven Glasbau ein großes Anwendungspotential. Große Herausforderungen liegen dabei in der Bemessung. Selbst der Grenzzustand der Tragfähigkeit unter quasi-statischen Lasten wird noch nicht beherrscht. In dieser Arbeit sollen unter klarer Definition der Randbedingungen die Kenntnisse bezüglich des Tragverhaltens und die Möglichkeiten der rechnerischen Prognose erweitert werden.
Die Untersuchung des realen Tragverhaltens geschieht auf zwei verschiedenen Ebenen der Bauteilskala. Auf Kleinbauteil-Ebene werden Kopfzugproben herangezogen. Die gewonnenen Erkenntnisse werden sodann auf Bauteile der normalen Skala (vierseitig geklebtes Fassadenelement) übertragen.
Mit sowohl den herkömmlichen als auch den zusätzlich eingeführten Kennwertversuchen wird der Prozess der Parameterermittlung für nichtlineare hyperelastische Materialmodelle anhand des Ogden-Modells dargestellt und die experimentellen Ergebnisse mit dem Modell nachgerechnet. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird eine neuartige Methode vorgestellt, die die Spannungsmehrachsigkeit als Basisvariable des vorherrschenden Spannungszustandes heranzieht. Darauf aufbauend werden über FEM-Einheitszellenberechnungen mit dem Ogden-Modell über die Spannungsmehrachsigkeit klebstoffspezifische Steifigkeitsortskurven abgeleitet. Mit der spannungs-mehrachsigkeitsabhängigen Ortssteifigkeit kann wieder eine gewohnte Berechnung auf Basis quasi-Hookescher Elastizität erfolgen, die wegen der Anfangsschätzung der Steifigkeitsverteilung i. d. R. in zwei Iterationsschritten geführt werden muss. Der Vergleich der Ergebnisse mit Versuchen ergibt überaus zufriedenstellende Übereinstimmungen.
Mit sowohl den herkömmlichen als auch den zusätzlich eingeführten Kennwertversuchen wird der Prozess der Parameterermittlung für nichtlineare hyperelastische Materialmodelle anhand des Ogden-Modells dargestellt und die experimentellen Ergebnisse mit dem Modell nachgerechnet. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird eine neuartige Methode vorgestellt, die die Spannungsmehrachsigkeit als Basisvariable des vorherrschenden Spannungszustandes heranzieht. Darauf aufbauend werden über FEM-Einheitszellenberechnungen mit dem Ogden-Modell über die Spannungsmehrachsigkeit klebstoffspezifische Steifigkeitsortskurven abgeleitet. Mit der spannungs-mehrachsigkeitsabhängigen Ortssteifigkeit kann wieder eine gewohnte Berechnung auf Basis quasi-Hookescher Elastizität erfolgen, die wegen der Anfangsschätzung der Steifigkeitsverteilung i. d. R. in zwei Iterationsschritten geführt werden muss. Der Vergleich der Ergebnisse mit Versuchen ergibt überaus zufriedenstellende Übereinstimmungen.
Schlagwörter: Silikon; hyperelastisch; Steifigkeitsortskurve; Kompressibilität; Prognostizierbarkeit
Schriftenreihe Stahlbau - RWTH Aachen
Herausgegeben von Prof. Dr.-Ing. Markus Feldmann, Aachen
Band 84
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