Beam structures enjoy growing popularity in civil and mechanical engineering. Co-rotational approach is a well-known method to investigate non-linear beams with large displacements, finite rotations and small deformations. This approach describes a co-rotating local frame which moves as a rigid body along with the element. In this frame, introduction of plasticity and different types of beam based on former researchers’ assumptions can be conveniently accessed. The purpose of this thesis is to investigate a rectangular beam element with co-rotational formulation, implement different hardening models and non-linear local element formulation. For the 2D case, Bernoulli beam element is adopted to establish the local frame, on which three hardening models: linear hardening, exponential hardening and Ramberg-Osgood hardening are then applied and researched. For the 3D case, a thorough literature review of finite 3D rotations has been done to describe 3D beam kinematics comprehensively. The 3D beam elements in local frame can follow Bernoulli or Timoshenko assumptions, only linear isotropic hardening model is employed to calculate the permissible stress at Gauss points on the beam element. After the formulation, elements are assembled into a non-linear system, where nodal displacements can be obtained through load control, displacement control and arc-length control, respectively. A program is thus developed by the author to cope with various impact scenarios on bending-stiff structures.     «

Beam structures enjoy growing popularity in civil and mechanical engineering. Co-rotational approach is a well-known method to investigate non-linear beams with large displacements, finite rotations and small deformations. This approach describes a co-rotating local frame which moves as a rigid body along with the element. In this frame, introduction of plasticity and different types of beam based on former researchers’ assumptions can be conveniently accessed. The purpose of this thesis is...     »

Balkenkonstruktionen erfreuen sich im Bau- und Maschinenbau wachsender Beliebtheit. Der Korotationsansatz ist eine bekannte Methode zur Untersuchung nichtlinearer Balken mit großen Verschiebungen, finiten Rotationen und kleinen Deformationen. Dieser Ansatz beschreibt einen korotierenden lokalen Rahmen, der sich als starrer Körper zusammen mit dem Element bewegt. In diesem Rahmen kann bequem auf die Einführung der Plastizität und verschiedene Arten von Balken basierend auf den Annahmen ehemaliger Forscher zugegriffen werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein rechteckiges Balkenelement mit korotierender Formulierung zu untersuchen, verschiedene Aufhärtungsmodelle und nichtlineare lokale Elementformulierungen zu implemen- tieren. Für den 2D-Fall wird das Bernoulli-Balkenelement verwendet, um den lokalen Rahmen zu erstellen, auf dem dann drei Stoffmodelle: lineare Verfestigung, exponentielle Verfestigung und Ramberg-Osgood-Verfestigung angewendet und erforscht werden. Für den 3D-Fall wurde eine gründliche Literaturrecherche zu finiten 3D-Rotationen durchgeführt, um die 3D-Balkenkinematik umfassend zu beschreiben. Die 3D-Balkenelemente im lokalen Rahmen kann Bernoulli- oder Timoshenko-Annahmen folgen, nur das lineare isotropische Verfestigungsmodell wird verwen- det, um die zulässige Spannung an Gauß-Punkten auf dem Balkenelement zu berechnen. Nach der Formulierung werden die Elemente zu einem nichtlinearen System zusammengesetzt, in dem Knotenverschiebungen durch Laststeuerung, Verschiebungssteuerung bzw. Bogenlängen- steuerung erhalten werden können. Daher wird vom Autor ein Programm entwickelt, um ver- schiedene Einwirkungsszenarien auf biegesteife Strukturen zu bewältigen.     «

Balkenkonstruktionen erfreuen sich im Bau- und Maschinenbau wachsender Beliebtheit. Der Korotationsansatz ist eine bekannte Methode zur Untersuchung nichtlinearer Balken mit großen Verschiebungen, finiten Rotationen und kleinen Deformationen. Dieser Ansatz beschreibt einen korotierenden lokalen Rahmen, der sich als starrer Körper zusammen mit dem Element bewegt. In diesem Rahmen kann bequem auf die Einführung der Plastizität und verschiedene Arten von Balken basierend auf den Annahmen ehema...     »