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Leichtbau und Struktur-Biomechanik
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ILSB-Forschungsschwerpunkt

NUMERISCHE INGENIEURSMETHODEN



Die letzten Jahrzehnte waren durch rasche Fortschritte auf dem Gebiet des Computer Aided Engineering (CAE) gekennzeichnet, sowohl in Hinblick auf die Erweiterung des Anwendungsbereichs als auch hinsichtlich des steigenden Entwicklungsstands der Methoden.

Die entsprechenden Forschungsarbeiten am ILSB sind auf lineare und insbesondere auf nichtlineare Aufgabenstellungen der Festkörpermechanik ausgerichtet und basieren großteils auf der Methode der Finiten Elemente (FEM). Ziele sind dabei einerseits die Entwicklung von verbesserten Analyse-, sowie Pre- und Postprocessorprogrammen und andererseits die Erstellung effizienter mathematischer Modelle für komplexe Strukturen und Prozesse. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Anwendung der Methoden auf praktische Probeleme und auf die Zusammenarbeit mit industriellen Partnern gelegt.

Ein Gebiet besonderen Interesses ist dabei die Untersuchung des Spannungs-, Deformations- und Stabilitätsverhaltens von Schalen im Allgemeinen und von geschichteten Schalen sowie von Laminat- und Sandwichschalen im Besonderen. Für solche Anwendungen wurden spezielle Finite Elemente entwickelt, die sowohl geometrische als auch materielle Nichtlinearitäten (z.B. fortschreitende Schädigung in Laminaten, lokale Instabilitätsphänomene in Sandwiches, Matrixfließen in MMCs) berücksichtigen. Das Materialverhalten auf Laminat- und Sublaminatebene wird mittels Laminationstheorie bzw. durch entsprechende dreidimensionale Finite Elemente Modelle beschrieben (z.B. um lokale Spannungsverteilungen in der Nähe freier Ecken in integral versteiften Schalen aus Verbundwerkstoffen zu berechnen).

Der Großteil der am ILSB im Gebiet der Numerischen Ingenieursmethoden durchgeführten Arbeiten ist auf die Anwendung in den ILSB-Forschungsschwerpunkten Leichtbau-Konstruktionen und Mikromechanik der Werkstoffe, ausgerichtet, weshalb in diesen Bereichen auch Publikationen angeführt sind, die direkt für das hier besprochene Gebiet relevant sind.


Einige relevante Veröffentlichungen:

Ceglar T., Schwab M., Pettermann H.E.:
DCB and ENF Multi-Scale Simulations;
in Proceedings of the 6th ECCOMAS Thematic Conference on the Mechanical Response of Composites (Eds. J.J.C.Remmers, A.Turon), pp. 13-23;
TU Eindhoven, 2017.
Zusammenfassung


Springer M., Nelhiebl M., Pettermann H.E.:
Combined Simulation of Fatigue Crack Nucleation and Propagation Based on a Damage Indicator;
Frattura ed Integrità Strutturale 38, 155-161, 2016.
Zusammenfassung

Springer M., Nelhiebl M., Pettermann H.E.:
Fatigue Crack Growth Modeling in the Metallization of Power Semiconductors under Cyclic Thermo-Mechanical Loading;
in Proceedings of the 7th International Conference on Thermal, Mechanical & Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems (EuroSimE), paper 109;
IEEE, New York, NY, 2016.


Palau T., Kuhn A., Nogales S., Böhm H.J., Rauh A.:
A Neural Network Based Elasto-Plasticity Material Model;
In Proceedings of the 6th European Congress on Computational Methods in Applied Sciences and Engineering (Eds. J.Eberhardsteiner, H.J.Böhm, F.G.Rammerstorfer), Paper 3112; Vienna Unviersity of Technology, Vienna, 2012.
Zusammenfassung


Kuhn A., Palau T., Schlager G., Böhm H.J., Nogales S., Oancea V., Roy R., Rauh A., Lescheticky J.:
CoMModO - Complex Material Modelling Operations: A Comprehensive Approach to the Modelling of Complex Materials with Machine Learning Models within Finite Element Simulations;
in Proceedings of the 10th International Conference on Modeling and Applied Simulation (Eds. A.Bruzzone, C.Frydman, M.Massei, M.McGinnis, M.A.Piera, G.Zacharewicz), pp. 80-89;
Universitá di Genova, Genoa, 2011.
Zusammenfassung


Rammerstorfer F.G., Pahr D.H., Daxner T., Vonach W.K.:
Buckling in Thin Walled Micro and Meso Structures of Lightweight Materials and Material Compounds;
Comput.Mech. 37, 470-478, 2006.
Zusammenfassung


Daxner T., Rammerstorfer F.G., Fischer F.D.:
Instability Phenomena During the Conical Expansion of Circular Cylindrical Shells;
Comput.Meth.Appl.Mech.Engng. 194, 2591--2603, 2005.
Zusammenfassung

Pahr D.H., Böhm H.J., Humer K., Weber H.W.:
Analytical and FEM Investigations of Shear/Compression Test Fixtures; Cryogenics 45, 606-616, 2005.
Zusammenfassung


Friedl N.:
Membrane Structures in Unsteady Potential Flow;
in Proc. Fifth World Congress on Compuational Mechanics (WCCM V) (Eds. H.A.Mang, F.G. Rammerstorfer, J. Eberhardsteiner), Paper # 80870; TU Wien, Wien, 2002
Zusammenfassung        Full Paper (pdf)


Pahr D.H., Rammerstorfer F.G., Rosenkranz P., Humer K., Weber H.W.:
Experimental and Numerical Determinaion of the Inter-Laminar Shear Strength for Short-Beam-Shear and Double-Lap-Shear Specimens;
in Proc. 6th International Conference on Deformation and Failure of Composites, pp. 357-365; IOM Communications, London, UK, 2001
Zusammenfassung


Daxner T., Rammerstorfer F.G., Böhm H.J.:
Adaptation of Density Distributions for Optimising Aluminium Foam Structures;
Mater.Sci.Technol. 16, 935-939, 2000
Zusammenfassung

Pahr D., Seitzberger M., Rammerstorfer F.G., Böhm H.J., Billinger W.:
Global/Local Analysis of the Stiffness and Failure Behavior of Perforated Laminates;
in Proc. ICCE/7 (Ed. D.Hui.), pp. 675-676; ICCE, New Orleans, LA, 2000

Seitzberger M.:
Contributions to an Efficient Numerical Analysis of the Plastic Collapse Behaviour of Thin-Walled Structures.
VDI-Verlag (Reihe 18, Nr.247), Düsseldorf, 2000


Mang H.A., Rammerstorfer F.G. (Eds.):
Discretization Methods in Structural Mechanics.
Kluwer, Dordrecht, 1999


Seitzberger M., Rammerstorfer F.G.:
Über die Anwendung der exakten Ilyushin Fließfläche in Traglastuntersuchungen von Schalenstrukturen;
in Proc. 6. Workshop Numerische Methoden der Plastomechanik (Eds. D. Besdo), pp. 237-252; Institut für Mechanik, Universität Hannover, 1998
Zusammenfassung

Seitzberger M., Rammerstorfer F.G.:
Study of Axisymmetric Crushing Mechanisms by Sequential Limit Analysis;
in Proc.IJCrash'98 (Eds. E.C.Chirwa, D.C.Viano), pp. 509-521; Woodhead Publishing, Cambridge, 1998
Zusammenfassung


Stiftinger M.A., Rammerstorfer F.G.:
Face Layer Wrinkling in Sandwich Shells - Theoretical and Experimental Investigations;
Thin-Walled Struct. 29, 113-127, 1997
Zusammenfassung


Stiftinger M.A.:
Semi-Analytical Finite Element Formulations for Layered Shells with Consideration of Edge Effects.
VDI-Verlag (Reihe 18, Nr.203), Düsseldorf, 1996

Nikitin L.V., Fischer F.D., Oberaigner E.R., Rammerstorfer F.G., Seitzberger M., Mogilevsky R.I.:
On the Frictional Behaviour of Thermally Loaded Beams Resting on a Plane;
Int.J.Mech.Sci. 38, 1219-1229, 1996
Zusammenfassung

Wang X., Rammerstorfer F.G.:
Determination of Effective Breadth and Effective Width of Stiffened Plates by Finite Strip Analysis;
Thin-Walled Struct. 26, 261-286, 1996
Zusammenfassung


Fischer F.D., Kolednik O., Shan G.X., Rammerstorfer F.G.:
A Note on Calibration of Ductile Failure Damage Indicators;
Int.J.Fract. 73, 345-357, 1995
Zusammenfassung


Wang X., Rammerstorfer F.G.:
Coupling Effects in Linear Stress and Buckling Analysis by the Finite Strip Method;
ZAMM 74, T712-T714, 1994
Zusammenfassung


Rammerstorfer F.G. (Ed.):
Nonlinear Analysis of Shells by Finite Elements.
CISM Courses and Lectures 328, Springer-Verlag, Wien, 1992

Rammerstorfer F.G., Fischer F.D.:
The Computational Verification of a New Procedure for the Experimental Determination of Residual Stresses in Compound Rollers;
in Residual Stresses - III (Eds. H.Fujiwara, T.Abe, K.Tanaka), pp. 1201-1208; Elsevier, London, 1992
Zusammenfassung

Rammerstorfer F.G., Scharf K., Maurer K.L., Fischer F.D.:
Stress Analysis of the Archduke Carl Monument in Vienna;
Int.J.Comput.Appl.Technol. 5, 100-108, 1992
Zusammenfassung

Starlinger A., Rammerstorfer F.G.:
A Finite Element Formulation for Sandwich Shells Accounting for Local Failure Phenomena;
in Sandwich Construction 2, Vol.1 (Eds. D.Weissman-Berman, K.A.Olsson), pp. 161-185; EMAS Publishing, Warley, UK, 1992
Zusammenfassung


Fischer F.D., Hinteregger E., Rammerstorfer F.G.:
A Computational Study of the Residual Stress Distribution in Thermally Loaded Beams of Arbitrary Cross-Section on Frictional Support;
in Nonlinear Computational Mechanics - State of the Art (Eds. P.Wriggers, W.Wagner), pp. 737-750; Springer-Verlag, Berlin, 1991
Zusammenfassung

Svobodnik A.J., Böhm H.J., Rammerstorfer F.G.:
A 3/D Finite Element Approach for Metal Matrix Composites Based on Micromechanical Models;
Int.J.Plast. 7, 781-802, 1991
Zusammenfassung

Starlinger A., Rammerstorfer F.G.:
Berücksichtigung von lokalem kurzwelligem Deckschichtbeulen in speziellen Finiten Sandwich-Schalenelementen;
ZAMM 71, T619-T623, 1991


Dorninger K., Rammerstorfer F.G.:
A Layered Composite Shell Element for Elastic and Thermoelastic Stress and Stability Analysis at Large Deformations;
Int.J.Num.Meth.Engng. 30, 833-858, 1990
Zusammenfassung

Fischer F.D., Rammerstorfer F.G., Bauer F.J.:
Fatigue and Fracture of High-Alloyed Steel Specimens Subjected to Purely Thermal Cycling;
Metall.Trans. 21A, 935-948, 1990
Zusammenfassung

Starlinger A.:
Development of Efficient Finite Shell Elements for the Analysis of Sandwich Structures under Large Deformations and Global as well as Local Instabilities.
VDI-Verlag (Reihe 18, Nr.93), Düsseldorf, 1990

Svobodnik A.J.:
Numerical Treatment of the Elastic-Plastic Macromechanical Behavior of Longfiber-Reinforced Metal Matrix Composites.
VDI-Verlag (Reihe 18, Nr.90), Düsseldorf, 1990


Dorninger K.:
Entwicklung von nichtlinearen FE-Algorithmen zur Berechnung von Schalenkonstruktionen aus Faserverbundstoffen.
VDI-Verlag (Reihe 18, Nr.65), Düsseldorf, 1989

Rammerstorfer F.G., Dorninger K., Böhm H.J., Zerobin F.:
Analysis of Frictional Contact Problems in High Field Superconducting Magnets for a Hadron Collider;
Comput.Struct. 32, 787-795, 1989
Zusammenfassung

Ziegler F., Rammerstorfer F.G.:
Thermoelastic Stability;
in Thermal Stresses III (Ed. R.B.Hetnarski), pp. 107-189, North-Holland, Amsterdam, 1989



Am ILSB durchgeführte fachzugehörige Dissertationen:

Grygoriy KRAVCHENKO:
Numerical Simulations of Fatigue Crack Problems in Semiconductor Devices Subjected to Thermomechanical Loading, 2014

Florian TOTH:
Static and Dynamic Modelling of Lightweight Floating Platforms Supported by Flexible Air Chambers, 2014
Zusammenfassung

Melanie TODT:
Continuum Shell Models for Multi-Layer Carbon Nanostructures, 2012
Zusammenfassung

Quoc-Tinh BUI:
Studies on Modeling the Failure Behavior of Spot Welds, 2009
Zusammenfassung

Christian GROHS:
Study of Effects of Weld Seams in Finite Element Crash Simulations, 2008
Zusammenfassung

Thomas DRABEK:
Modeling of Matrix Damage in Particle Reinforced Ductile Matrix Composites, 2005
Zusammenfassung

Nikolaus FRIEDL:
Membrantragflächen in instationärer Potentialströmung, 2002
Zusammenfassung

Homayoon REZVANI-NARAGHI:
Investigation of the Structural Behaviour of the CERN CMS Elecromagnetic Calorimeter Barrel Mechanical Support: Analysis and Systematic Studies, 2001
Zusammenfassung

Markus SEITZBERGER:
Contributions to an Efficient Numerical Analysis of the Plastic Collapse Behaviour of Thin-Walled Structures, 1999
Zusammenfassung

Heinz E. PETTERMANN:
Derivation and Finite Element Implementation of Constitutive Material Laws for Multiphase Composites Based on Mori-Tanaka Approaches, 1997
Zusammenfassung

Michael A. STIFTINGER:
Semi-Analytical Finite Element Formulations for Layered Shells with Consideration of Edge Effects, 1996
Zusammenfassung

Thomas J. REITER:
Functional Adaptation of Bone and Application in Optimal Structural Design, 1995
Zusammenfassung

Xinyu WANG:
Finite Strip Formulations for Strength, Buckling and Post-Buckling Analysis of Stiffened Plates, 1994
Zusammenfassung

Alois STARLINGER:
Development of Efficient Finite Shell Elements for the Analysis of Sandwich Structures under Large Deformations and Global as well as Local Instabilities, 1990
Zusammenfassung

Alfred J. SVOBODNIK:
Numerical Treatment of the Elastic-Plastic Macromechanical Behavior of Longfiber-Reinforced Metal Matrix Composites, 1990
Zusammenfassung

Konrad DORNINGER:
Entwicklung von nichtlinearen FE-Algorithmen zur Berechnung von Schalenkonstruktionen aus Faserverbundstoffen, 1989

Werner AULI:
Statische und dynamische Stabilität von Leichtbaukonstruktionen unter konservativer und nichtkonservativer Belastung, 1986


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