Title: Beul- und Nachbeulverhalten von zugbeanspruchten dünnen Platten mit Rissen und Löchern : nichtlineare Finite Elemente Analysen
Other Titles: Buckling and post-buckling of thin plates containing cracks and cutouts - nonlinear finite element analyses
Beulverhalten
Language: Deutsch
Authors: Firmberger, Gerald 
Qualification level: Diploma
Keywords: Plattenbeulen Unter Zugbelastung; Nichtlinearitäten; Nachbeulverhalten
plate buckling; tension; nonlinear; post buckling; cracks; holes
Advisor: Rammerstorfer, Franz 
Issue Date: 2015
Number of Pages: 74
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Dünnwandige Strukturen unter Druckbelastung neigen zum Beulen. Dieser Sachverhalt ist durchaus offensichtlich. Während Beulen unter globalem Druck noch meistens in Erwägung gezogen wird, wird demgegenüber das Auftreten von Beulen unter Zugbelastung kaum in Betracht gezogen. Beulen kann jedoch auch bei Platten unter Zugbelastung, speziell bei Platten mit Ausnehmungen wie Löcher oder Risse, auftreten. Bei Platten mit Löchern oder Rissen entstehen lokale Druckspannungszusäande, welche zum Beulen führen können. In dieser Arbeit wurde das lineare und nichtlineare Beulverhalten von dünnwandigen Platten mit Loch/Riss unter Zugbelastung untersucht. Für diesen Zweck wurden Finite Elemente Simulationen mit der Software ABAQUS durchgeführt. Das erste Ziel bestand darin, einen formalen Zusammenhang des Beulbeginnes mit den Geometrieparametern zu finden. Es wurde ein Python Skript entwickelt, um Parameterstudien automatisiert durchführen zu können. Anhand der Simulationsergebnisse und bereits vorhandener Erkenntnisse wurde eine Analogie von Druckzone an den Ausnehmungen zum Euler-Knicken geknüpft. Mittels dieser Analogie konnte ein formaler Zusammenhang gefunden werden, um die Beulspannung zu berechnen. Mit weiteren Parameterstudien wurde dieser Zusammenhang überprüft. Das nächste Ziel dieser Arbeit war, das nichtlineare Beulverhalten zu untersuchen, um einen Wirkmodul Ew zu bestimmen, damit der formale Zusammenhang aus der linearen Beulanalyse für das Auftreten der materiellen Nichtlinearität Plastizieren erweitert werden kann. Weiters wurde das Beulverhalten der Platte mit Loch/Riss unter Zugbelastung mit dominanten Imperfektionen affin zu Mode I beziehungsweise Mode II verglichen. Abschließend wurde das Nachbeulverhalten untersucht, um das Verhalten der Platten beim Überschreiten der kritischen Spannung bis in den tiefen Nachbeulbereich zu betrachten.

Buckling under global compressive loads is well known and its occurrence seems to be more or less obvious. Compared to this almost anybody known fact, buckling under global tensile loads is taken barely into account. However, buckling can occur at global tension loading, especially for stretched plates containing cut-outs such as holes or cracks. When plates have a hole or a crack, compressive stress arises near the cut out, which may cause local buckling of the plate. The task of this master thesis is, to investigate the linear and nonlinear buckling behaviour { of plates with finite dimensions which also have a hole or a crack { under global tensile load. For this purpose finite element simulations are performed. The structure is modelled by means of FEM with the commercial finite element software ABAQUS. The first goal was to find an analytical solution and buckling curves, which enables to predict the critical stress, for a particular geometry and size effects. The results of a parameter study performed with a Python script enabled to show an analogy of the pressure zone around the cut outs and Euler's buckling equation. As a result of this analogy, a formula could be found to predict the buckling stress. The next goal was to investigate nonlinear buckling behaviour in order to find a coherence of the effective modulus Ew and the material ow curve, to adapt the function found before for plastic material behaviour. The behaviour of the plates with hole/crack under tensile load with dominant mode I respectively mode II imperfections was examined too. Finally a postbuckling analysis was done, to show the behaviour
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-78273
http://hdl.handle.net/20.500.12708/4922
Library ID: AC12638452
Organisation: E317 - Institut für Leichtbau und Struktur-Biomechanik 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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