Finite Elemente in 1D

2021 ◽  
pp. 61-113
Author(s):  
Jörg Frochte
Keyword(s):  
2013 ◽  
Vol 22 (01) ◽  
pp. 07-12
Author(s):  
P. K. Zysset ◽  
D. H. Pahr

ZusammenfassungAltersbedingte Osteoporose erhöht des Frakturrisiko. Übliche Diagnoseverfahren basieren auf DXA. Leider sind diese ungenau und erklären oft nicht die Effekte von Behandlungen. Eine neue Methode zur Bestimmung der Knochenfestigkeit beginnt derzeit, sich zu etablieren – die Finite-Elemente-Methode (FEM). Diese universelle, im Bereich der Technik weit verbreitete, Methode erlaubt es, die Diagnose und den Behandlungserfolg besser vorauszusagen als DXA. CT-basierende FEModelle sind stark von der Bildauflösung abhängig. In diesem Überblicksartikel werden drei unterschiedliche Modelltypen (μCT, HRpQCT, QCT) vorgestellt und die Ergebnisse von densitometrischen und FE-Analysen verglichen. Dabei waren die FE-Ergebnisse den densitometrischen immer überlegen. Darüber hinaus erlaubt die FEM die Angabe eines biomechanischen Frakturrisikos. Dieser Vorteil der FE-Methode muss jedoch im Licht der höheren Röntgendosen und Betriebskosten der CT-Bildgebung betrachtet werden. Zukünftig wird die FE-Methode klinisch eine weite Verbreitung finden – die Frage ist nur wann und wie!


2019 ◽  
Author(s):  
Frank Rieg ◽  
Reinhard Hackenschmidt ◽  
Bettina Alber-Laukant
Keyword(s):  

2019 ◽  
Vol 86 (4) ◽  
pp. 237-246
Author(s):  
Jan Osmers ◽  
Michael Sorg ◽  
Andreas Fischer
Keyword(s):  

ZusammenfassungZur Glaukomtherapie ist eine Überwachung des Augeninnendrucks erforderlich, wofür ein akustisches Selbsttonometer entwickelt worden ist. Die Laborversuche an Schweineaugen und die Patientenmessungen in einer klinischen Versuchsreihe belegen jedoch signifikante Querempfindlichkeiten von den biometrischen Parametern des Auges auf den gemessenen Augeninnendruck. Um die Individualität der Augen in der Auswertung der Messdaten zu berücksichtigen, werden Finite-Elemente-Simulationen des Auges für unterschiedliche geometrische Ausprägungen durchgeführt. Anhand der Simulationsergebnisse wird der Einfluss der Augengeometrie auf die Messunsicherheit des zu messenden Augeninnendrucks quantifiziert. Dadurch lässt sich bei Kenntnis der individuellen Augengeometrie des Patienten die systematische Messabweichung des Augeninnendrucks signifikant reduzieren und für das akustische Selbsttonometer eine Messunsicherheit in der Größenordnung aktueller klinischer Tonometer erzielen.


Author(s):  
Maximilian Neusser ◽  
Thomas Bednar

ZusammenfassungDie vorliegende Arbeit hat die primäre Zielsetzung, ein leistungsfähiges Berechnungsmodell für die Prognose des Schwingungsverhaltens und damit des Schalldämmmaßes von „leichten“ Baukonstruktionen zu entwickeln. Eine Anwendung der derzeit normativ abgedeckten Verfahren für diese Baukonstruktionen ist ausdrücklich in den betreffenden Regelwerken ausgeschlossen. Die derzeit auf wissenschaftlicher Basis stehenden Berechnungsverfahren bieten im betrachteten Frequenzbereich zwischen 50 Hz und 5000 Hz keine ausreichende Zuverlässigkeit der Prognosequalität in den schalltechnischen Kenngrößen zur Beschreibung des bauakustischen Verhaltens solcher Konstruktionen. Neben den zu erwarteten diffusen Berechnungsergebnissen im unteren Frequenzspektrum ist eine Abbildung der Verbindungsausbildung zwischen Plattenwerkstoff und Tragkonstruktion, die in dem betreffenden Frequenzbereich einen wesentlichen Einfluss aufweisen, nicht möglich. Ebenso ist es daher auch nicht möglich, mittels bestehender Verfahren die Auswirkungen von schwankender Verarbeitungsqualität, wie z. B. den Schraubenanzugsmoment, in die Prognose der Kenngrößen einfließen zu lassen. Das entwickelte Simulationsmodell in der Finite Elemente-Umgebung „COMSOL 5.6“ bietet die Möglichkeit der Berücksichtigung der Parameter Schraubendimensionen, Schraubenabstand, Anzugsmoment und Position der Schrauben auf der Tragkonstruktion. Durch die numerischen Ergebnisse des Prognosemodells können somit die Wechselwirkungen zwischen den unterschiedlichen Wandkomponenten und deren Verbindungselementen untersucht und optimiert werden.


Bautechnik ◽  
2001 ◽  
Vol 78 (11) ◽  
pp. 771-782 ◽  
Author(s):  
P.-A. von Wolffersdorff ◽  
R. Schwab
Keyword(s):  

Bauingenieur ◽  
2015 ◽  
Vol 90 (05) ◽  
pp. 209-219
Author(s):  
Marcus Ricker ◽  
Frank Häusler

Während das Querkrafttragverhalten von Flachdecken im Bereich von Innenstützen (Durchstanzen) Gegenstand zahlreicher Untersuchungen ist, fehlen für Rand- und Eckstützen durch theoretische und experimentelle Untersuchungen abgesicherte Tragmodelle. Um das Tragverhalten im Bereich von Randstützen näher zu untersuchen, wurde neben vier Durchstanzversuchen eine umfangreiche Parameterstudie mit zwei nichtlinearen Finite-Elemente-Programmen durchgeführt. Dabei stand neben dem Einfluss der bezogenen Ausmitte e/c auf die Tragfähigkeit von Platten mit und ohne Durchstanzbewehrung der Einfluss der Vorspannung im Vordergrund. Es zeigte sich, dass das e/c-Verhältnis unabhängig von der Versagensart einen wesentlichen Einfluss auf die Durchstanztragfähigkeit hat. Eine Vorspannung erhöht die Durchstanztragfähigkeit signifikant bzw. reduziert die erforderliche Durchstanzbewehrungsmenge. Eine Steigerung der Maximaltragfähigkeit gegenüber gleich dicken hochbewehrten Stahlbetonplatten ist jedoch nur in geringem Maße möglich.


Bauingenieur ◽  
2015 ◽  
Vol 90 (06) ◽  
pp. 252-264 ◽  
Author(s):  
Dominik Kueres ◽  
Alexander Stark ◽  
Martin Herbrand ◽  
Martin Classen

Die numerische Simulation des Tragverhaltens von Beton- und Stahlbetonkonstruktionen mit nicht-linearen Finite-Elemente-Modellen gewinnt in der konstruktiven Ingenieurpraxis zunehmend an Bedeutung. In kommerziellen Finite-Elemente-Programmen stehen dem Anwender unterschiedliche Möglichkeiten zur Abbildung des Betonverhaltens in Form von plastischen Materialmodellen zur Verfügung. Zur Anwendung dieser Materialmodelle ist dabei in der Regel die Kenntnis des Betontragverhaltens unter einaxialer Druck- und Zugbeanspruchung erforderlich. Im vorliegenden Beitrag werden verschiedene Ansätze zur mathematischen Beschreibung dieser konstitutiven Beziehungen für Normalbeton und ultrahochfesten Beton (UHPC) vorgestellt und im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit in plastischen Materialmodellen untersucht. Darauf aufbauend werden numerische Simulationen mit einem plastischen Schädigungsmodell unter Verwendung eines einheitlichen Parametersatzes durchgeführt und mit den Ergebnissen experimenteller Untersuchungen verglichen. Die Untersuchungen umfassen hierbei Materialprüfungen an Normalbeton und UHPC unter verschiedenen ein- und mehraxialen Spannungszuständen. Durch die Wahl geeigneter konstitutiver Beziehungen kann für die untersuchten Spannungszustände eine gute Übereinstimmung zwischen simuliertem und experimentell ermitteltem Betontragverhalten erreicht werden.


Bauingenieur ◽  
2021 ◽  
Vol 96 (04) ◽  
pp. 114-120
Author(s):  
Zheng Li ◽  
Jörgen Robra

Der Wellstegträger ist ein relativ neuartiges Bauteil mit einem breiten Anwendungsbereich im Stahlbau. Aufgrund des dünnen Stegs des Trägers ergibt sich eine signifikante Gewichtsreduzierung im Vergleich zu gewalzten oder geschweißten I-Profilen. Der Wellstegträger kann mit dünnerem Steg eine größere Steifigkeit aus der Ebene erzie- len, so dass das Beulen des Stegs durch die Wellung verhindert wird. Um eine Erhöhung der Gebäudehöhe zu vermeiden, können Öffnungen für Rohrleitungen in gewellten Stahlträgern eine kostengünstige Lösung darstellen. Dennoch reduzieren die Öffnungen im Wellsteg die Gesamtsteifigkeit und Tragfähigkeit des Trägers. Um das mechanische Verhalten von Wellstegträgern mit kreisförmigen Öffnungen und entsprechendem Öffnungskranz zu untersuchen, wurden drei Versuchskörper durch Bauteilversuche getestet. Die Finite-Elemente-Analyse wurde mit Abaqus durchgeführt. Die Simulationsergebnisse unter Berücksichtigung der geometrischen Imperfektion stimmen gut mit den Experimenten überein. Die Ergebnisse zeigen, dass der Öffnungskranz die Tragfähigkeit des Wellstegträgers mit Öffnungen wirksam verbessern kann. Anhand der Parameterstudie erhöht die Zunahme der Kranzdicke die Empfindlichkeit der geometrischen Imperfektion. Außerdem kann die Tragfähigkeit des Wellstegträgers mit kreisförmigen Öffnungskranz mit einem einfachen Rechenmodell für die Handrechnung auf der sicheren Seite liegend abgeschätzt werden.


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