Numerische Untersuchung zum Tragverhalten von dünnwandigen, zylindrischen, zellulären Strukturen unter axialer Belastung

Inhaltsverzeichnis

• Einleitung
  • Themenstellung und Inhalt
  • Begriffsdefinitionen
    • Kritische Last, Verzweigungslast, Beullast
    • Gleichgewichtspfad
    • Verzweigungspunkt
    • Beulen
    • Nachbeulverhalten
    • Imperfektionsempfindlichkeit
  • Motivation
  • Tragverhalten
• FEM mit ANSYS
  • Verwendung der FEM
  • Anwendung von ANSYS
  • Numerisches Modell
• Untersuchung des Kreiszylinders
  • Numerisches Modell
    • Solid–Model
    • Netzgenerierung
    • Randbedingungen
    • Berechnung
    • Ausgabe
  • Ergebnisse der Berechnungen
    • Variation der Elementgröße
    • Variation der Höhe
    • Variation der Wandstärke
    • Imperfektionsempfindlichkeit
• Untersuchung des Sechseckzylinders
  • Numerisches Modell
    • Solid–Model
    • Netzgenerierung
    • Randbedingungen
  • Ergebnisse der Berechnungen
    • Variation der Elementgröße
    • Variation der Höhe
    • Variation der Wandstärke
    • Imperfektionsempfindlichkeit
• Untersuchung von zellulären Sechseckzylinderstrukturen
  • Numerisches Modell
    • Solid–Model und Vernetzung
      • Version 1
      • Version 2
  • Ergebnisse der Berechnungen
    • Variation der Elementgröße
    • Variation der Höhe
    • Imperfektionsempfindlichkeit
    • Einfluss der Zellenanzahl auf die kritische Last
• Vergleich der Untersuchungsergebnisse
  • Variation der Elementgröße
  • Variation der Höhe
  • Variation der Wandstärke
  • Imperfektionsempfindlichkeit
  • Last pro Gewicht
• Zusammenfassung

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit der numerischen Untersuchung des Tragverhaltens von dünnwandigen, zylindrischen, zellulären Strukturen unter axialer Belastung. Ziel ist es zu erforschen, wie sich das Tragverhalten beim Wechsel von einzelligen zu mehrzelligen Strukturen verändert und ob eine Steigerung der Last im Vergleich zu einzelnen Zylindern auftritt.

• Tragverhalten von dünnwandigen zylindrischen Strukturen
• Finite-Elemente-Methode (FEM) mit ANSYS
• Beulverhalten von Kreis- und Sechseckzylindern
• Einfluss von Imperfektionen auf das Tragverhalten
• Tragverhalten von zellulären Strukturen (Bienenwabenstruktur)

Zusammenfassung der Kapitel

Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die die Themenstellung und den Inhalt der Arbeit erläutert. Dabei werden wichtige Begriffe wie kritische Last, Verzweigungslast und Beullast definiert. Anschließend werden die Motivation und die Hintergründe der Untersuchung erläutert, sowie das Tragverhalten von dünnwandigen Strukturen im Allgemeinen beschrieben. Das zweite Kapitel behandelt die Anwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM) mit ANSYS. Es wird auf die Verwendung der FEM, die Anwendung von ANSYS und das numerische Modell eingegangen. Das dritte Kapitel untersucht das Tragverhalten von Kreiszylindern unter axialer Belastung. Es werden Parameterstudien durchgeführt, um den Einfluss der Elementgröße, der Höhe und der Wandstärke auf die kritische Last zu bestimmen. Außerdem wird die Imperfektionsempfindlichkeit des Kreiszylinders untersucht. Kapitel 4 befasst sich mit dem Tragverhalten von Sechseckzylindern. Es werden die gleichen Parameterstudien wie bei Kreiszylindern durchgeführt und die Ergebnisse miteinander verglichen. Das fünfte Kapitel untersucht das Tragverhalten von zellulären Sechseckzylinderstrukturen. Es werden zwei Versionen des Modells betrachtet, eine mit einzelnen Zylindern und eine mit zusammengefassten Flächen. Es wird der Einfluss der Elementgröße, der Höhe, der Imperfektionen und der Zellenanzahl auf die kritische Last untersucht. Im sechsten Kapitel werden die Ergebnisse der verschiedenen Untersuchungen miteinander verglichen. Es werden die Unterschiede im Verhalten von Kreis- und Sechseckzylindern und der mehrzelligen Strukturen herausgestellt. Abschließend werden die wichtigsten Ergebnisse in der Zusammenfassung zusammengefasst.

Schlüsselwörter

Dünnwandige Strukturen, zylindrisch, zellulär, axial, Belastung, Tragverhalten, Finite-Elemente-Methode, ANSYS, Beullast, Imperfektionsempfindlichkeit, Bienenwabenstruktur