Materialgerechte numerische Methoden für Simulation, Formfindung und Zuschnitt von Membrantragwerken aus Kunststoff-Folien

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Ziel des Vorhabens ist es, numerische Simulationsmethoden für Formfindung und Zuschnitt von Folientragwerken zu entwickeln. Diese Verfahren sind für die weitere bautechnische Entwicklung, als Voraussetzung für materialgerechte Entwurfs- und Bemessungskonzepte sowie Lastannahmen notwendig. Derzeit stehen dafür keine Methoden zur Verfügung, die die besonderen Eigenschaften der Folien angemessen berücksichtigen. Es sollen Formfindungsmethoden entwickelt werden, die den Vorgang der Formgebung und die sich dadurch infolge der Schubsteifigkeit der Folien zusätzlich zur planmässigen Vorspannung einstellenden Spannungen berücksichtigen. Dadurch unterscheiden sie sich von den herkömmlichen Verfahren, die besonders für textile Materialien geeignet sind. Aufgrund der fehlenden Schubsteifigkeit können Textilien nämlich nahezu spannungsfrei aus der Ebene in eine gekrümmte Fläche deformiert werden. Darüber hinaus sollen die neuen Verfahren das Plastifizierungs- und Kriechverhalten der Folienwerkstoffe berücksichtigen. Formfindung ist ein inverses mathematisches Problem mit schlechten numerischen Eigenschaften, das durch geeignete Massnahmen regularisiert werden muss.