Anwendung Der Nichtlinearen Bruchmechanik Nach Der Methode Der Finiten Elemente Am Beispiel Der Restlebensdaueranalyse Einer Stahlernen Eisenbahnbrucke Aus Genieteten Vollwandtragern (Paperback)
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Diplomarbeit aus dem Jahr 1996 im Fachbereich Ingenieurwissenschaften - Bauingenieurwesen, Note: 1,0, Hochschule fur Technik und Wirtschaft des Saarlandes (unbekannt), Sprache: Deutsch, Abstract: Inhaltsangabe: Problemstellung: Viele der heute in Betrieb befindlichen Bruckenkonstruktionen wurden vor 50 bis 100 Jahren oder sogar noch fruher erstellt. Diese Brucken auf ihre weitere Nutzung hin zu untersuchen, insbesondere dann, wenn tragende Elemente mit Rissen behaftet sind, ist Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte. Diese Arbeit soll zum einen einen Uberblick uber die im Stahlhochbau neuen Theorien zur Behandlung rissbehafteter Bauteile geben, und zum anderen anhand eines Anwendungsbeispiels die praktische Handhabung der bruchmechanischen Gesetze bezuglich der haufig verwendeten Baustahle St 37 (S235) und St 52 (S355) zeigen, wobei sowohl das Konzept der Spannungsintensitat der linear- elastischen Bruchmechanik, als auch das J- Integralkonzept der nichtlinearen Bruchmechanik zum Einsatz kommt. Inhaltsverzeichnis: Inhaltsverzeichnis: I.Mathematische Grundlagen1 1.1Vektoranalysis1 1.1.2Vektorielle Darstellung einer Funktion1 1.1.3Differentiation eines Vektors nach einem Parameter2 1.1.4Feldtheorie4 1.1.4.1Das skalare Feld und sein Gradient4 1.1.4.2Das Vektorfeld, seine Rotation und Divergenz5 1.1.5Das Bogendifferential7 1.1.6Linien- oder Kurvenintegrale8 1.1.7Die Integralsatze von Gauss und Stokes fur die Ebene10 1.2Stochastik12 1.2.1Theoretische Zusammenhange einer Wahrscheinlichkeitsverteilung12 1.2.2Die Gausssche Normalverteilung14 1.2.3Die Extremwert Typ III- Verteilung16 1.3Verzeichnis zitierter Literatur18 II.Werkstoffmechanische Grundlagen19 2.1Die Festkorper - Eigenschaften des Stahls19 2.1.1Versetzungstheorie19 2.1.2Ermittlung der Versetzungsdichte21 2.1.3Das Modell der Frank- Read- Quelle22 2.2Das Festigkeitsverhalten von Stahl23 2.2.1Das Spannungs - Dehnungs - Diagramm23 2.2.2Gleitlinien beim Zugversuch24 2.2.3Cotrell- Wolken25 2.2.4Die Hall- Petch- B, Paperback, Label: Diplomarbeiten Agentur diplom.de, Diplomarbeiten Agentur diplom.de, Produktgruppe: Book, Publiziert: 1996-01-01, Freigegeben: 1996-01-01, Studio: Diplomarbeiten Agentur diplom.de.

Anwendung der nichtlinearen Bruchmechanik nach der Methode der finiten Elemente am Beispiel der Restlebensdaueranalyse einer stählernen Eisenbahnbrücke aus genieteten Vollwandträgern: Inhaltsangabe:Problemstellung: Viele der heute in Betrieb befindlichen Brückenkonstruktionen wurden vor 50 bis 100 Jahren oder sogar noch früher erstellt. Diese Brücken auf ihre weitere Nutzung hin zu untersuchen, insbesondere dann, wenn tragende Elemente mit Rissen behaftet sind, ist Gegenstand zahlreicher Forschungsprojekte. Diese Arbeit soll zum einen einen Überblick über die im Stahlhochbau neuen Theorien zur Behandlung rißbehafteter Bauteile geben, und zum anderen anhand eines Anwendungsbeispiels die praktische Handhabung der bruchmechanischen Gesetze bezüglich der häufig verwendeten Baustähle St 37 (S235) und St 52 (S355) zeigen, wobei sowohl das Konzept der Spannungsintensität der linear- elastischen Bruchmechanik, als auch das J- Integralkonzept der nichtlinearen Bruchmechanik zum Einsatz kommt. Inhaltsverzeichnis:Inhaltsverzeichnis: I.Mathematische Grundlagen1 1.1Vektoranalysis1 1.1.2Vektorielle Darstellung einer Funktion1 1.1.3Differentiation eines Vektors nach einem Parameter2 1.1.4Feldtheorie4 1.1.4.1Das skalare Feld und sein Gradient4 1.1.4.2Das Vektorfeld, seine Rotation und Divergenz5 1.1.5Das Bogendifferential7 1.1.6Linien- oder Kurvenintegrale8 1.1.7Die Integralsätze von Gauß und Stokes für die Ebene10 1.2Stochastik12 1.2.1Theoretische Zusammenhänge einer Wahrscheinlichkeitsverteilung12 1.2.2Die Gauß`sche Normalverteilung14 1.2.3Die Extremwert Typ III- Verteilung16 1.3Verzeichnis zitierter Literatur18 II.Werkstoffmechanische Grundlagen19 2.1Die Festkörper - Eigenschaften des Stahls19 2.1.1Versetzungstheorie19 2.1.2Ermittlung der Versetzungsdichte21 2.1.3Das Modell der Frank- Read- Quelle22 2.2Das Festigkeitsverhalten von Stahl23 2.2.1Das Spannungs - Dehnungs - Diagramm23 2.2.2Gleitlinien beim Zugversuch24 2.2.3Cotrell- Wolken25 2.2.4Die Hall- Petch- Beziehung25 2.3Das Bruchverhalten von Stahl26 2.4Zusammenfassung der Stahlprüfungen27 2.5Verzeichnis zitierter Literatur28 III.Grundlagen aus der technischen Mechanik29 3.1Spannungen und Dehnungen29 3.1.1Der Begriff der Spannung29 3.1.2Der Spannungstensor29 Das Symmetrieverhalten des Spannungstensors31 3.1.3Der ebene Spannungszustand (ESZ)32 3.1.4Der ebene Verzerrungszustand (EVZ)32 3.2Fließspannungshypothese nach Huber, v. Mises und Henckey34 3.2.1Die zweite Invariante des Spannungsdeviators34 3.2.2Die Oktaederschubspannung37 3.2.3Die elastische Gestaltänderungsenergie37 3.3Mehrachsigkeit38 3.4Verzeichnis zitierter Literatur39 IV.Bruchmechanik40 4.1Bruchkriterien rißfreier Bauteile unter statischer Beanspruchung42 4.1.1Bruchsicherheit der DIN 18000 Ausgabe 3 / 8142 4.1.2Bruchsicherheit der DIN 18000 Ausgabe 11 / 9043 4.1.3Nennspannungen und plastisches Verhalten44 4.2Bruchkriterien rißbehafteter Bauteile46 4.2.1Theoretische Bruchfestigkeit46 4.2.2Rißmodelle48 4.3Die Linear- elastische Bruchmechanik49 4.3.1Rißöffnungsarten49 4.3.2Das Konzept der Spannungsintensität50 4.3.3LEBM und Kleinbereichsfließen53 4.4Fließbruchmechanik55 4.4.1Das J- Integral- Konzept55 4.4.2Numerische Lösung des J- Integrals58 4.4.3Eigenschaften des J- Integrals59 4.4.4Die Rißwiderstandskurve der Fließbruchmechanik60 4.5Restlebensdaueranalyse64 4.5.1Tragwerksanalyse der zu betrachtenden Konstruktion65 4.5.2Bestimmung der ¿vitalen¿ Elemente der Konstruktion65 4.5.3Bruchmechanische Nachweise66 4.5.4Tragsicherheitsnachweis67 4.5.5Bewertung des Ermüdungsverhaltens68 4.5.6Aussage über Restlebensdauer69 4.5.7Planung der Inspektionsintervalle70 4.5.8Mathematische Korrelation am Beispiel des Griffith- Modells71 4.6Bruchmechanische Kennwerte72 4.6.1Paris- Parameter72 4.6.2Bruchzähigkeit74 4.6.3Spannungsintensitätsfaktoren75 4.7Verzeichnis zitierter Literatur79 V.Anwendungsbeispiel81 5.1Problemstellung81 5.2Verkehrssituation und Belastung82 5.2.1Verkehrslasten82 Lastbild UIC 7183 Querverteilung84 5.2.2Schwingfaktoren85 5.2.3Ständige Lasten86 5.2.4Zusatzlasten90 Anfahr- und Bremslasten90 Windlast92 Seitenstoß94 5.3Schweiß- und walzprofile der konstruktion95 5.3.1Hauptträger95 5.3.2Querträger97 5.3.3Längsträger98 5.3.4Windverbandsdiagonalen98 5.3.5Tabellarische Zusammenfassung99 5.4EDV- Berechnung des Tragwerks100 5.4.1Stabwerkmodellierung100 Nummerierung der Knoten101 Nummerierung der Stäbe101 Nummerierung der Querschnitte101 5.4.2Belastung102 Lastfall 1: Ständige Lasten102 Lastfall 2: UIC 71103 Lastfall 3: Anfahren und Bremsen104 Lastfall 4: Seitenstoß104 Lastfall 5: Wind105 5.4.3Schnittgrößen106 Lastfall 1: Ständige Lasten106 Lastfall 2: UIC 71108 Lastfall 3: Anfahren und Bremsen109 Lastfall 4: Seitenstoß110 Lastfall 5: Wind111 5.4.4Verformungen112 Lastfall 1: Ständige Lasten112 Lastfall 2: UIC 71112 5.5Spannungen113 5.5.1Zwischenquerträger113 5.5.2Längsträger114 5.5.3Querträger115 5.5.4Hauptträger117 5.5.5Windverband119 5.6Betriebsfestigkeitsnachweis120 5.6.1Längsträger120 5.6.2Querträger121 5.6.3Hauptträger121 5.6.4Tabellarische Zusammenfassung121 5.7Bruchmechanische nachweise122 5.7.1Längsträger122 5.7.1.1Bruchmechanisches Modell und Kennwerte122 5.7.1.2Berechnung nach linear- elastischer Bruchmechanik123 Ermittlung der kritischen Rißlänge123 Direkte Analytische Bestimmung der kritischen Rißlänge126 Programmlisting127 Ermittlung des zyklischen Spannungsintensitätsfaktors129 Ermittlung der Restlebensdauer130 Vergleichsrechnung zu Kap. 5.7.1.3132 5.7.1.3Berechnung nach Hensen133 5.7.1.4Hinweise zur Inspektion134 5.7.2Querträger135 5.7.2.1Bruchmechanisches Modell und Kennwerte135 5.7.2.2Berechnung nach linear- elastischer Bruchmechanik136 Ermittlung der kritischen Rißlänge137 Direkte Analytische Bestimmung der kritischen Rißlänge138 Programmlisting138 Ermittlung des zyklischen Spannungsintensitätsfaktors140 Ermittlung der Restlebensdauer141 Vergleichsrechnung zu Kap. 5.7.2.3143 5.7.2.3Berechnung nach Hensen144 5.7.2.4Hinweise zur Inspektion145 5.7.3Hauptträger146 5.7.3.1Bruchmechanisches Modell und Kennwerte146 5.7.3.2Berechnung nach linear- elastischer Bruchmechanik147 Ermittlung der kritischen Rißlänge148 Ermittlung des zyklischen Spannungsintensitätsfaktors149 Ermittlung der Restlebensdauer150 Vergleichsrechnung zu Kap. 5.7.3.3152 5.7.3.3Berechnung nach Hensen153 5.7.3.4FEM- Berechnung154 Wahl der Elemente154 Idealisierung des Spannungs- Dehnungs- Diagramms154 Netzgenerierung155 Ermittlung der kritischen Rißlänge156 Ausgleichsrechnung157 Ermittlung des zyklischen Spannungsintensitätsfaktors159 Ausgleichsrechnung159 Ermittlung der Restlebensdauer160 Vergleichsrechnung zu Kap. 5.7.3.3162 5.7.3.5Hinweise zur Inspektion163 5.8zusammenfassung164 5.9Verzeichnis zitierter Literatur165 Abbildungsverzeichnis166 Verzeichnis der verwendeten EDV170, Ebook.

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