FEMPA (Finite Element Method Program Aachen)
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Herausgegeben im Auftrage des Ministerprasidenten Heinz KUhn vom Minister fur Wissenschaft und Forschung Johannes Rau
Prof. Dr. - Ing. Hans- Georg Schultz Dr. - Ing. Eckart von Schulz Dipl. - Ing. Thomas Kuf3maul Lehrstuhl fur Schiffbau, KonstruKtion und Statik der Rhein. -Westf. Techn. Hochschule Aachen
FEMPA (Finite Element Method Program Aachen)
Westdeutscher Verlag 1976
© 1976 by Westdeutscher Verlag GmbH, Opladen Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag ISBN 978-3-531-02587-2 ISBN 978-3-322-88356-8 (eBook) DOI 10.1007/978-3-322-88356-8
Inhaltsverzeichnis
1. Einlei tung ...•.................................... 2. Prograrnrnbeschreibung .............•.............•..
3
2.1 2.2
Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . • . . Programmaufbau und -ablauf ......•..........
3 4
2.3 2.4
Datenorganisation ••.•..............••...... Elementtypen...............................
5 6
2.4.1 2.4.2
Balkenelement.. . . . . . . . . . . . • . • . . • . . . • . . . . . . . Rechteckelement ..••...........•............
7
2.4.3 2.5
Dreieckelement............................. Checkpoint/Restart ...•.......•...••.....•..
8 8
3. Konvergenz - und Fehlerbetrachtungen ..•...•.......
9
3.1 3.2 3.3 3.3.1
Allgemeines Kragscheibe ..••••.•................•....... Rechteckplatte unter gleichmaBiger Vollbelas tung ....•..•.........•..•.•........•.... Die frei drehbar gelagerte Rechteckplatte Die allseitig eingespannte Rechteckplatte
9 10
11 12
Kastentrager mit wolbfreier Lagerung ..••... Kastentrager mit wolbfester Einspannung •...
12 13 14
4. Berechnung des Schubleichters im Belastungsfall Biegung + Torsion ....•......•..............•......
16
3.3.2 3.4 3.5
4.1
Idealisierung des Tragwerkes ........•......
16
4.2
Lastannahmen und Randbedingungen •..........
17
4.3
Ergebnisse. . • . • . . . . . . . . . • . . . . . • • • . . . . . . . . . •
18
4.3.1
Deformationen. . . • • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
4.3.2
Spannungen.. • . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18
Literaturverzeichnis
20
Bildanhang Nomenklatur
23 53
- IV -
Anhang:
Das Rechenverfahren
55
1. Allgerneines •••••••••••••••••••.•.••..••••••.••••.•
55
2. Das Deforrnationsverfahren •••••••••••••••..•••.•••.
56
2.1 2.2 2.2.1 2.2.2 2.3
2.4 2.4.1 2.4.2 2.5
Ableitung der Elernentsteifigkeitsrnatrix •••• Ableitung der Spannungsrnatrizen •••••••••••• Spannungsrnatrix fUr Scheibenelernente •.••••• Spannungsrnatrix fUr Plattenelernente •••••••• Transforrnationsrnatrizen Berechnung aquivalenter Knotenkrafte ••••••• Kinernatisch aquivalente Belastung •••.•.••.• Statisch aquivalente Krafte •••••••••••.•••• Rechnung rnittels Teiltragwerken (Substructures·) •••••••••••••••••••••••••••••••••••••
62 67 67 68 69 70 71 72
73
1. Einleitung und Zielsetzung
Die Einfuhrung der Schubschiffahrt im europaischen Binnentransport fuhrte zur Entwicklung neuer Konstruktionsformen im Binnenschiffbau, den Schubschiffen und den Schubleichtern. Diese technologische Entwicklung ist nicht o
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