Im Forschungsprojet „Nilimat II“ der Universität Duisburg-Essen wird am Institut für Metall- und Leichtbau untersucht, wie sich das nichtlineare Materialverhalten architektonischer Textilmembranen im Bauwesen möglichst genau simulieren lässt. Ein weiteres Ziel ist, die dazu notwendigen Daten aus experimentellen Analysen möglichst ökonomisch gewinnen zu können. Weiterhin wird im Forschungsprojekt die Praktikabilität der entwickelten verbesserten Simulationsmethoden in der Ingenieurspraxis besonders berücksichtigt.
In Phase I standen vor allem das Ermitteln des eingeschwungenen, elastischen Verhaltens, das grundsätzliche Entwickeln großskaliger Bauteilversuche, sowie das Entwickeln zuverlässiger, validierter, hyperelastischer Stoffgesetze und Methoden für deren Parameterbestimmung und auch das Quantifizieren der Eigenschaften im Vordergrund.
Im Ergebnis der Phase I hat sich gezeigt, dass die Spannungsverhältnisabhängigkeit der Eigenschaften einen deutlichen Einfluss hat und selbst mit einem nichtlinearen Stoffgesetz nur unzureichend für allgemeine Strukturprobleme abgebildet werden kann. Eine spannungsverhältnisabhängige Beschreibung auf Basis der linear-elastischen sowie einer polykonvexen, hyperelastischen Materialformulierung versprechen daher signifikant verbesserte Struktursimulationen.
Allerdings treten im Verlauf vieler, verschiedenartiger Lasten auf ein Bauwerk zusätzliche permanente Dehnungen auf, die die ursprünglich geplante Vorspannung reduzieren und damit massiv die Strukturantwort beeinflussen. Diese Wechsel in den Spannungsverhältnissen in der Lastgeschichte müssen deshalb berücksichtigt werden.
Die Phase II soll nun genau diese Lücken schließen und dafür geeignete, weitergehende Modellierungsansätze sowie experimentelle Methoden entwickeln, untersuchen und validieren. Die Projektlaufzeit beträgt 36 Monate bis November 2023. Geforscht wird in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Kontinuumsmechanik der Ruhr-Universität Bochum, Prof. Dr.-Ing. habil. Daniel Balzani. Ansprechpartner am Institut für Metall- und Leichtbau ist Hastia Asadi.
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Quelle und weitere Infos: UDE
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