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5.4.5 Komposit-Schalenelemente
Schalenelemente lassen sich zur Analyse
geschichteter Faserverbundstrukturen
einsetzen.
Typischerweise weist dabei jede Schicht
transversal isotropes
Verhalten auf:
•
Sind alle Fasern gleich orientiert, spricht man von einer sogenannten
UD-Schicht
(unidirektionale Schicht).
•
Losung basiert auf der
klassischen Laminattheorie
(CLT).
•
Da Komposit-Schalenelemente 6 Freiheitsgrade pro Knoten besitzen, gehoren sie zu
den klassischen Schalenelementen (gleiche Elementtopologie).
Vorteile
:
•
Geringer numerischer Aufwand
im Vergleich zu Kontinuumsschalen
•
Geeignet fur Belastungen
in der Ebene
(Dehnung und Scherung) und Biegung
•
Spannungen lassen sich
schichtweise auswerten
. Dies ist wichtig, weil im Gegensatz
zu Schalen mit isotropem Material, bei denen die maximalen Spannungen immer an
der Oberflache auftreten, hier je nach Lastrichtung auch eine der inneren Schichten
zuerst versagen kann.
Nachteile
:
•
Es werden zwar transversale Schubspannungen (hier: in den
xz
- und
yz
- bzw. den
jeweiligen lokalen 13- und 23-Ebenen) berechnet, diese sind jedoch nur eine Nahe-
rungslosung, denn die Ansatzfunktionen ermoglichen lediglich eine
konstante, d. h.
fur alle Schichten gleiche Scherung
(transversale Schubdehnung).
•
Wie alle Schalenelemente sind Komposit-Schalen ungeeignet fur
Lasteinleitungs-
probleme
, da keine
Spannungen in Dickenrichtung
berucksichtigt werden konnen.
•
Nichtstapelbar(nureineLage).
