Civil Engineering Reference
In-Depth Information
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Kleine oder große
Membrandehnungen
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Die meisten Schalenelemente sind fur große Membrandehnungen ausgelegt,
konnen also Dickenanderungen erfassen, siehe Abschnitt 8.2.3.
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Im Rahmen der expliziten Dynamik kommen haufig Schalenelemente mit klei-
nen Membrandehnungen zum Einsatz, da sich mit ihnen ca. 20
%
Rechenzeit
einsparen lasst. Beispiel Fahrzeug-Crash: Große Rotationen, aber kleine Deh-
nungen der einzelnen Bleche.
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Die meisten Schalen konnen gekrummt sein, so dass zunachst jeder Knoten eines
jeden Elementes seinen eigenen
Normalenvektor
erhalt. Ob die Normalen benach-
barter Schalenelemente gemittelt werden, hangt von dem vom Anwender vorzuge-
benden
Grenzwinkel
(Voreinstellung z.B. 20
◦
)ab.
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Die meisten Schalenelemente besitzen
6FHG
: 3 Verschiebungs- und 3 Rotations-
freiheitsgrade pro Knoten.
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Insbesondere bei unterschiedlichen Schalennormalen (Bauteilkanten) sind alle
3 Rotationsfreiheitsgrade zwingend erforderlich.
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Bei kontinuierlicher Schalennormale muss eine kunstliche
Drillsteifigkeit
(Eli-
mination der Singularitat) eingefuhrt werden, da nur die beiden Rotationen in
der Ebene mit Biege- bzw. transversaler Schubsteifigkeit versehen sind.
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Auch moglich: Schalenelemente mit nur
2 Rotationsfreiheitsgraden
pro Knoten
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Etwas ezienter als 6 FHG-Variante
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Nur einsetzbar bei kontinuierlichem Normalenvektor (keine Bauteilkante)
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Nur noch historisch interessant: Schalenelemente lassen sich als 2- und 3-Knoten-
Elemente auch fur 2D- und axialsymmetrische Analysen einsetzen, z.B. fur Kuhl-
turme unter Windlast (Fourierreihenansatz in Umfangsrichtung fur Biegung).
