Entwicklung von Finite-Element-Modellen zur Analyse des Tragverhaltens hochbelasteter Faserverbund-Biegeträger

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In dem Forschungsvorhaben sollen neue Finite-Element-Modelle zur Traglastberechnung einfeldriger Kasten- und I-Träger aus Faserkunststoffen entwickelt werden. Die Finite-Element-Diskretisierung der Konstruktionen soll mit weiter zu entwickelnden 4-knotigen Schalenelementen erfolgen. Die Schalenformulierung mit 5 oder 6 Freiheitsgraden an den Knoten basiert auf einem gemischten Variationsfunktional mit unabhängigen Ansätzen für die Verschiebungen, Rotationen, Schnittgrößen und verallgemeinerte Schalenverzerrungen. Damit sind die interlaminaren Spannungen berechenbar. Durch Implementierung so genannter Kohäsivgesetze und Einführung zusätzlicher lokaler Freiheitsgrade soll die Elementformulierung erweitert werden, so dass Delaminationsfortschritt in Stegen oder Flanschen bei den Traglastberechnungen berücksichtigt werden kann. Die Erlangung effektiver und robuster Rechenprozesse ist dabei ein wichtiges Ziel. Stabilitätsuntersuchungen sollen als begleitende Maßnahmen in Gleichgewichtspunkten durchgeführt werden. Insbesondere das Beulen dünnwandiger Bauteile ist systematisch zu untersuchen. Durch Vergleiche mit analytischen und experimentellen Ergebnissen der Partnerprojekte des Paketantrages soll das Tragverhalten der Träger sukzessiv verbessert werden.