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Diplom- und Master-Arbeiten (eigene und betreute):

K.H. Karner:
"Homogenisierung und Lokalisierung bei der Modellierung von periodisch strukturierten, schalenartigen Strangpressprofilen";
Betreuer/in(nen): F. G. Rammerstorfer, I.C. Skrna-Jakl, D. H. Pahr; Institut für Leichtbau und Struktur-Biomechanik, TU Wien, 2005.



Kurzfassung deutsch:
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung von Aluminium Strangpressprofilen. Um Leichtbaukonstruktionen aus Aluminium Strangpressprofilen mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente effizient auslegen zu können, kommen "effektive orthotrope Schalenelemente" zum Einsatz. Ziel der Diplomarbeit ist es, die Anwendbarkeit dieser "effektiven orthotropen Schalenelemente" , die auf analytischen Ansätzen basieren, mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente nachzuweisen. Dazu werden die Strangpressprofile bezüglich ihrer effektiven Steifigkeit und Festigkeit untersucht.

Die effektiven Dehn-, Schub-, Biege- und Twiststeifigkeiten werden mit Hilfe von auf analytischen Ansätzen basierenden Rechenmodellen, die am Institut für Leichtbau und Struktur≠Biomechanik (ILSB, TU Wien) entwickelt wurden [4], berechnet und mit den entsprechenden effektiven Steifigkeiten, die auf numerischem Wege mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente und des Programms UCTOOL, das am ILSB entwickelt wurde [6,7], verglichen. Um die Qualität dieser beiden Methoden, einerseits die Analytik und andererseits die Numerik, beurteilen zu können, wird eine Parameterstudie für unterschiedliche Profilkonfigurationen durchgeführt.

Die Untersuchung eines speziellen Aluminium Strangpressprofils bezüglich seiner Festigkeit erfolgt durch den Vergleich maximal möglicher Laststeigerungsfaktoren, die numerisch und analytisch aus den maximalen von Mises-Vergleichsspannungen bei verschiedenen Lastfällen errechnet werden. Der Vergleich der maximal möglichen Laststeigerungsfaktoren bei unterschiedlichen Lastfallkombinationen wird an Hand von strukturbezogenen "Anfangsfließflächen" dargestellt.

Sowohl der Vergleich der numerisch und analytisch ermittelten effektiven Steifigkeitswerte als auch der numerisch und analytisch errechneten maximal möglichen Laststeigerungsfaktoren zeigt Abweichungen von < 0, 3%, wodurch für die untersuchten Profile die Anwendbarkeit von "effektiven orthotropen Schalenelementen" nachgewiesen ist.

Kurzfassung englisch:
This thesis deals with the modeling of aluminium extruded profiles. To dimension light weight constructions of aluminium extruded profiles using the finite element method, we are using "effective orthotropic shell-elements". The goal of this thesis is to prove the applicability of "effective orthotropic shell-elements", which originate from analytical approaches, using the finite element method. Therefore the aluminium extruded proflies are analysed with regard to their stiffness and strength.


The effective expansion-, shear-, bending- and twist-stiffnesses are calculated using certain analytical approaches, which were developed at the Institute of Lightweight Design and Structural Biomechanics (ILSB, TU Vienna)[4]. These results are compared to the effective stiffnesses calculated by using the finite element method and the program UCTOOL, which was developed at the ILSB [6,7]. To evaluate these two methods, on the one hand the analytical study and on the other hand the numerical study, a parametric study for different profiles is performed.


The study of one aluminium extruded profile concerning its strength is realised by comparing the maximal possible load-factors, which are calculated numerically and analytically from the maximal values of the von Mises-stresses for different load cases. The comparison of the maximal possible load-factors for a combination of different load cases is displayed by using structural related yield surfaces.


Both the comparison of the numerically and analytically calculated effective stiffness values and the numerically and analytically computed maximal load-factors show a variation of less than 0, 3%. This proves the applicability of "effective orthotropic shell-elements" for profiles as considered in this thesis.

Erstellt aus der Publikationsdatenbank der Technischen Universitšt Wien.