Räumliche und zeitliche Lastschwankungen bei Eis-Struktur Interaktionen im Großmaßstab

• Antragsteller: Professor Dr. Sören Ehlers
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280425782

Schifffahrt- und Offshore-Einsätze in der Arktis, und somit in eisbedeckten Seegebieten, nehmen kontinuierlich zu. Die räumlichen und zeitlichen Lastschwankungen, die durch die Eis-Struktur-Interaktion entstehen, sind jedoch nicht hinreichend für relevante Aufprallgeschwindigkeiten und verschiedene Eis-Typen untersucht. Entwurfslasten wurden üblicherweise mit Langzeitmessungen an Bord von Schiffen durchgeführt. Hierbei liegen jedoch keine Angaben über eine Vielzahl von relevanten Einflussfaktoren vor, wie zum Beispiel die dominierenden Eisbedingungen und die mechanischen Eiseigenschaften, die zur relevanten Lasteintragung führten. Folglich treten an Schiffen die durch eisbedeckte Seegebiete gefahren sind immer wieder schwerwiegende Strukturschäden auf. Aus diesem Grund sollen in dieser ersten Projektphase Großmaßstabsversuche unter Laborbedingungen zur Eis-Struktur-Interaktion durchgeführt werden, um hierbei die Interaktionsdrücke sowie die mechanischen Eigenschaften des Eises zu ermitteln. Diese Experimente werden durch die einzigartige 4 MN Versuchsanlage möglich, die sich am Institut des Antragstellers befindet. Hierbei sollen Versuche mit starren und verformbaren Strukturen durchgeführt werden, um den Einfluss der Struktursteifigkeit auf die räumlichen und zeitlichen Lastschwankungen zu ermitteln. Die mechanischen Eigenschaften des Eises werden mit einer Serie von Kleinproben ermittelt, wodurch wir ebenfalls in der Lage sein werden Aussagen über die Skalierbarkeit der Lastschwankungen treffen zu können. Dies wird weiterhin zu einem besseren Verständnis der stochastischen Schwankungen innerhalb Langzeitmessungen führen, da wir die mechanischen Eigenschaften des Eises mit den gemessenen Lastschwankungen korrelieren können und diese systematisch ändern können. Hierdurch werden diese Experimente die Grundlage für eine mehr-skalen Simulationsumgebung bilden. Dies wird erreicht in dem diese erste Projektphase essentielles Wissen über die Eis-Struktur-Interaktion durch Messung der mechanischen Eigenschaften des Eises und des Stahls in Kombination mit den räumlichen und zeitlichen Lastschwankungen liefern wird. Ferner gibt es gegenwärtig kein Materialmodel, welches in der Lage ist das Verhalten von Eis im Großmaßstab abzubilden und deshalb für eine genaue Lastereintragung verwendet werden könnte. Folglich wird dieser erste Projektabschnitt notwendige grundlegende Materialparameter ermitteln, um anschließend in der zweiten Projektphase ein entsprechendes Materialmodel zu erhalten. Im Rahmen des gesamten Projektes streben wir folglich danach eine mehr-skalen Simulationsumgebung zu entwickeln, um die Eis-Struktur-Interaktion zukünftig numerisch betrachten zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen