Andreas Meinken: Das Kollapsverhalten moderner Binnengüterschiffe unter Berücksichtigung struktureller Imperfektionen

 

 
 

Inhalt
 
 
 
1 EINLEITUNG 1
1.1 BEISPIELE AUS DER PRAXIS 2
1.1.1 Totalverluste 3
1.1.2 Schäden im Innenboden 4
1.1.3 Kollaps eines Leichters 5
1.1.4 Risse und Arbeitsfalten in der Außenwand 6
1.1.5 Schäden am Dennebaum 6
1.1.6 Schäden durch Korrosion 8
1.2 BEISPIELE AUS DER PRESSE 8
2 AUSWERTUNG DER LITERATUR 9
3 DAS NEUE BERECHNUNGSKONZEPT 13
3.1 SPEZIELLE TECHNIKEN 13
3.1.1 Superelemente 14
3.1.2 Submodelltechnik  21
3.1.3 Adaptive Vernetzung 22
3.2 DIE UNTERSUCHTEN MODELLE 23
3.3 DIE KNOTENVERSCHIEBUNGEN UND BELASTUNGEN 23
3.4 DIE BETRACHTETEN LADEFÄLLE  26
3.4.1 Ladefall 1 - Eigengewicht, Bunkerung und Ballastwasser 26
3.4.2 Ladefall 2 - gleichmäßig verteilte Ladung 26
3.4.3 Ladefall 3 - Aufbiegung (Hogging) 28
3.4.4 Ladefall 4 - Durchbiegung (Sagging)  29
3.4.5 Ladefall 5 - Erzladung 30
3.4.6 Ladefall 6 - Kiesladung 32
3.4.7 Ladefall 7 - Containerladung 32
3.5 WERKSTOFFDATEN 35
3.6 ERWÜNSCHTE ERGEBNISSE. 36
3.6.1 Eigenwerte 36
3.6.2 Verformungen 36
3.6.3 Spannungen 37
3.7 IMPERFEKTIONEN 37
3.7.1 Fertigungsbedingte Imperfektionen  38
3.7.2 Betriebsbedingte Imperfektionen 42
3.7.3 Annahmen für folgende Analysen 47
3.8 ANGABEN ZUR IMPLEMENTIERUNG  49
3.8.1 Schnittstellen in MARC 50
3.8.2 Steuerung der Berechnung und Dateibenennung 50
4 ANWENDUNG DER FEM ZUR UNTERSUCHUNG DER STRUKTURSTABILITÄT 53
4.1 GRUNDLAGEN DER STRUKTURSTABILITÄT 53
4.2 NICHTLINEARE STRUKTURBERECHNUNGEN MIT DER FEM 54
4.3 FEM BEI DER BERECHNUNG DER STRUKTURSTABILITÄT 55
4.4 ANMERKUNGEN ZUR THEORIE 55
4.5 BESONDERE PROBLEME 56
5 FE-ANALYSE EINER VERSTEIFTEN PLATTE 59
5.1 STRUKTURBESCHREIBUNG 59
5.2 EXPERIMENTELLE UND NUMERISCHE ERGEBNISSE AUS DER LITERATUR 60
5.3 BESCHREIBUNG DES VERWENDETEN FE-MODELLS 61
5.4 BERECHNUNGSERGEBNISSE 63
5.4.1 Eigenwertuntersuchung 64
5.4.2 Nachrechnen der Kmiecik Ergebnisse 64
5.4.3 Wirkung der Imperfektionen 66
5.4.4 Einfluß der Profilform 73
5.4.5 Einfluß des Werkstoffes 75
5.5 AUSWERTUNG DER ERGEBNISSE. 77
6 FE-ANALYSE EINES KASTENTRÄGERS 79
6.1 STRUKTURBESCHREIBUNG 79
6.2 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE  79
6.3 BESCHREIBUNG DES FE-MODELLS 80
6.4 BERECHNUNGSERGEBNISSE 81
6.4.1 Verformungen 81
6.4.2 Spannungen 82
6.5 AUSWERTUNG DER ERGEBNISSE 85
7 FE-ANALYSE EINES SCHUBLEICHTERS 87
7.1 STRUKTURBESCHREIBUNG 87
7.2 BERECHNUNGSERGEBNISSE FÜR DEN LADEFALL 89
7.2.1 Ergebnisse der Voruntersuchungen 89
7.2.2 Verformungen 90
7.2.3 Spannungen 94
7.2.4 Auswertung der Ergebnisse 96
7.3 BERECHNUNGSERGEBNISSE FÜR DEN LADEFALL 3 97
7.3.1 Berechnungsergebnisse der Voruntersuchungen 98
7.3.2 Verformungen für das kleine Biegemoment 100
7.3.3 Spannungen für das kleine Biegemoment 102
7.3.4 Verformungen für das große Biegemoment 104
7.3.5 Spannungen für das große Biegemoment. 107
7.3.6 Auswertung der Ergebnisse 111
7.4 BERECHNUNGSERGEBNISSE FÜR DEN LADEFALL 4 113
7.4.1 Berechnungsergebnisse der Voruntersuchungen 113
7.4.2 Verformungen für das gemäßigte Biegemoment 115
7.4.3 Spannungen für das gemäßigte Biegemoment 118
7.4.4 Verformungen für das große Biegemoment 120
7.4.5 Spannungen für das große Biegemoment 122
7.4.6 Auswertung der Ergebnisse 125
7.5 BERECHNUNGSERGEBNISSE FÜR DEN LADEFALL 128
7.5.1 Verformungen 128
7.5.2 Spannungen 131
7.5.3 Auswertung der Ergebnisse 131
7.6 ZUSAMMENFASSENDE BETRACHTUNG  135
8 FE-ANALYSE EINES CONTAINERBINNENSCHIFFES 137
8.1 STRUKTURBESCHREIBUNG 137
8.2 MODELLBESCHREIBUNG 138
8.3 BERECHNUNGSERGEBNISSE FÜR DEN LADEFALL 140
8.3.1 Verformungen 140
8.3.2 Spannungen 143
8.3.3 Auswertung der Ergebnisse 145
8.4 BERECHNUNGSERGEBNISSE FÜR DEN LADEFALL 4 145
8.4.1 Verformungen 145
8.4.2 Spannungen 148
8.4.3 Auswertung der Ergebnisse 151
8.5 BERECHNUNGSERGEBNISSE FÜR DEN LADEFALL 151
8.5.1 Verformungen 151
8.5.2 Spannungen 154
8.5.3 Auswertung der Ergebnisse 156
8.6 ZUSAMMENFASSENDE BETRACHTUNG 156
9 KONSTRUKTIONSVORSCHLÄGE 157
9.1 KONSTRUKTIONSVORSCHLÄGE FÜR DEN SCHUBLEICHTER  157
9.2 KONSTRUKTIONSVORSCHLÄGE FÜR DAS CONTAINERBINNENSCHIFF  160
10 ZUSAMMENFASSUNG 163
11 WEITERES VORGEHEN 167
11.1 WEITERENTWICKLUNG DER FEM 167
11.1.1 Nutzung von Optimierungsmodulen 167
11.1.2 Verwendung des Parallelrechners 168
11.2 ANDERE SCHIFFSTYPEN 168
11.3 ABSCHLIEßENDE BEMERKUNGEN 168
12 LITERATUR 169
12.1 EIGENE PUBLIKATIONEN 169
12.2 STUDIEN- / UND DIPLOMARBEITEN ZU DIESEM THEMA 170
12.3 INSTITUTSINTERNE BERICHTE 171
12.4 SONSTIGE LITERATUR 174
13 ANHANG 185
13.1 SCHREIBWEISEN 185
13.2 SYMBOLE 185