Robuste FSI-Verfahren für versagende dünne Schalen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurde ein robuster Ansatz zur Modellierung von Fluid-Struktur-Interaktionen (FSI) für dünne Schalen mit Material/Strukturversagen vorgestellt. Derartige Problemstellungen interessieren insbesondere im Behälterbau, Rohrleitungsbau, Schiffsbau und in der Luft- und Raumfahrttechnik. Hierzu wurde eine Partition-of-Unity angereicherte isogeometrische Schalenformulierung entwickelt, die komplexes Rissversagen abbilden kann. Die Schalenformulierung basiert auf der Kirchhoff-Love Schalentheorie, welche C1-Stetigkeit erfordert. Isogeometrische Ansätze eignen sich für derartige Schalenelemente, da diese 1. keine zusätzlichen Rotationsfreiheitsgrade erfordern und 2. somit die Anreicherungsstrategie vereinfachen. Desweiteren wurde ein FSI-Ansatz basierend auf einer Master-Slave Kopplung entwickelt, der die Interaktion von intakten sowie versagenden dünnen Strukturen mit Fluiden in der gleichen Weise behandelt. Die Struktur ist hierbei Slave zum Fluid. Der Ansatz eignet sich insbesondere zu Modellierung von ausströmenden Flüssigkeiten bei komplexem Materialversagen. Die Methode wurde verifiziert und validiert. Die Methode konnte im Allgemeinen wie geplant implementiert werden.
