Implementierung des Sandwichmodelles in das numerische Framework Compas FEA

Autor: Benjamin Berger
Sprache: Englisch

Kurzfassung

Compas FEA ist ein OpenSource Softwarepaket, welches die Kommunikation zwischen in der Baupraxis vertrauten CAD Softwarelösungen (z.B. Rhinoceros) und Finite Elemente Be-rechnungsprogramme (z.B. Ansys, Abaqus) ermöglicht. In dieser Masterarbeit wird das Sandwichmodell in den Compas FEA implementiert.

Das Sandwichmodell dient zur Bemessung von Stahlbetonschalen unter allgemeiner Beanspruchung durch Biege- und Drillmomente sowie Membran- und Querkräfte. Unter Verwendung des Compas FEA Paketes wird die Struktur mit einzelnen Schalenelemente diskretisiert und die Schnittkräfte werden unter Annahme eines linear-elastischen Materialverhaltens mithilfe des FE-Programmes Abaqus bestimmt. Basierend auf dem Sandwichmodell wird jedes einzelne Schalenelemente bemessen. Dabei wird das Schalenelement in zwei Sandwichdeckel und einen Kern unterteilt. Die Sandwichdeckel übernehmen die Membrankräfte sowie die Biege- und Drillmomente. Die transversalen Schubkräfte werden durch den Kern abgetragen.

Die Modellierung der Struktur erfolgt im CAD Programm Rhinoceros und der Berechnungsprozess erfolgt automatisch. Alle Ergebnisse werden direkt in Rhinoceros dargestellt. Der Algorithmus wurde an einfachen Belastungszustand und grösseren Strukturen getestet. Die Resultate wurden auf ihre Plausibilität überprüft und mit der Lösung aus dem kommerziellen Softwarepaket Axis verglichen.

Das Sandwichmodell steht nun als OpenSource Plug-in dem Compas FEA Paket zur freien Nutzung zur Verfügung.