{"id":29730,"date":"2020-08-21T12:53:43","date_gmt":"2020-08-21T12:53:43","guid":{"rendered":"http:\/\/tugraztestweb.asol.at\/gesamtverzeichnis\/unkategorisiert\/coupling-bemfem-for-fluid-soil-structure-interaction\/"},"modified":"2020-08-21T14:54:44","modified_gmt":"2020-08-21T12:54:44","slug":"coupling-bem-fem-for-fluid-soil-structure-interaction","status":"publish","type":"product","link":"https:\/\/tugraztestweb.asol.at\/en\/gesamtverzeichnis\/bauingenieurwissenschaften\/coupling-bem-fem-for-fluid-soil-structure-interaction\/","title":{"rendered":"Coupling BEM\/FEM for fluid-soil-structure interaction"},"content":{"rendered":"

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Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung effizienter und robuster numerischer Algorithmen zur Kopplung von mehreren Gebieten in der Dynamik sowie in der Elastostatik. Mit Hilfe der Methode der Randelemente und der Finite Elemente Methode werden instation\u00e4re Problemstellungen der Fl\u00fcssigkeit – Boden – Bauwerk Interaktion behandelt. Die Formulierung basiert auf einem Koppelungsalgorithmus f\u00fcr unterschiedlichste Gebiete statischer Problemstellungen. Dieser Algorithmus wird mit Hilfe der Variationsrechnung hergeleitet, wobei die Gr\u00f6\u00dfe der resultierenden Steifigkeitsmatrix der Anzahl der Freitheitsgrade an der Kopplungsfl\u00e4che entspricht. Die erste Anwendung ist formuliert auf der Basis der Integralgeichung nach Duhamel, welche mit der Methode der Faltungsquadratur und der Methode der Randelemente im Laplace Raum numerisch behandelt wird. Eine weitere M\u00f6glichkeit ist die direkte Berechnung der Steifigkeitsmatrizen. Hierbei wird die instation\u00e4re Randintegralgleichung f\u00fcr Probleme bestehend aus einem Gebiet verwendet und so adaptiert, dass sie zur Berechnung von Steifigkeitsmatrizen mehrerer Gebiete geeignet ist. Festk\u00f6rpergebiete werden entweder elastisch oder viskoelastisch modelliert und Fl\u00fcssigkeitsgebiete werden als akustische Medien ber\u00fccksichtigt. Zur Diskretisierung der Gebiete und zur Berechnung der Steifigkeitsmatrizen werden sowohl die Methode der Randelemente (BEM) als auch die der Finiten Elemente (FEM) angewendet. Im Fall der FEM wird zur Beschreibung des zeitlichen Verlaufes die Methode nach Newmark verwendet, im Fall der BEM kommt entweder die klassische Zeit-Gebietsformulierung (TD-BEM) oder eine transformierte Zeit-Gebietsformulierung (CQM-BEM) zur Anwendung. Die Wahl der Methode ist von vielen Faktoren abh\u00e4ngig, und es gibt daher keinen konkreten Vorteil einer Methode gegen\u00fcber den anderen. Der Vorteil der untersuchten Methoden liegt in der Anzahl der Unbekannten die auf die Anzahl der Freiheitsgrade an der Kopplungsfl\u00e4che reduziert wird. Dies bedeutet eine erhebliche Steigerung der Effizienz der Berechnung gegen\u00fcber existierenden Verfahren. Um die implementierten Techniken in Bezug auf Genauigkeit, Effizienz und Benutzerfreundlichkeit zu \u00fcberpr\u00fcfen werden unterschiedliche Beispiele in 2D und 3D gerechnet und die Ergebnisse dargestellt, sowie mit den existierenden Verfahren verglichen.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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Das Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung effizienter und robuster numerischer Algorithmen zur Kopplung von mehreren Gebieten in der Dynamik sowie in der Elastostatik. Mit Hilfe der Methode der Randelemente und der Finite Elemente Methode werden instation\u00e4re Problemstellungen der Fl\u00fcssigkeit – Boden – Bauwerk Interaktion behandelt. Die Formulierung basiert auf einem Koppelungsalgorithmus f\u00fcr unterschiedlichste Gebiete statischer Problemstellungen. Dieser Algorithmus wird mit Hilfe der Variationsrechnung hergeleitet, wobei die Gr\u00f6\u00dfe der resultierenden Steifigkeitsmatrix der Anzahl der Freitheitsgrade an der Kopplungsfl\u00e4che entspricht. Die erste Anwendung ist formuliert auf der Basis der Integralgeichung nach Duhamel, welche mit der Methode der Faltungsquadratur und der Methode der Randelemente im Laplace Raum numerisch behandelt wird. Eine weitere M\u00f6glichkeit ist die direkte Berechnung der Steifigkeitsmatrizen. Hierbei wird die instation\u00e4re Randintegralgleichung f\u00fcr Probleme bestehend aus einem Gebiet verwendet und so adaptiert, dass sie zur Berechnung von Steifigkeitsmatrizen mehrerer Gebiete geeignet ist. Festk\u00f6rpergebiete werden entweder elastisch oder viskoelastisch modelliert und Fl\u00fcssigkeitsgebiete werden als akustische Medien ber\u00fccksichtigt. Zur Diskretisierung der Gebiete und zur Berechnung der Steifigkeitsmatrizen werden sowohl die Methode der Randelemente (BEM) als auch die der Finiten Elemente (FEM) angewendet. Im Fall der FEM wird zur Beschreibung des zeitlichen Verlaufes die Methode nach Newmark verwendet, im Fall der BEM kommt entweder die klassische Zeit-Gebietsformulierung (TD-BEM) oder eine transformierte Zeit-Gebietsformulierung (CQM-BEM) zur Anwendung. Die Wahl der Methode ist von vielen Faktoren abh\u00e4ngig, und es gibt daher keinen konkreten Vorteil einer Methode gegen\u00fcber den anderen. Der Vorteil der untersuchten Methoden liegt in der Anzahl der Unbekannten die auf die Anzahl der Freiheitsgrade an der Kopplungsfl\u00e4che reduziert wird. Dies bedeutet eine erhebliche Steigerung der Effizienz der Berechnung gegen\u00fcber existierenden Verfahren. Um die implementierten Techniken in Bezug auf Genauigkeit, Effizienz und Benutzerfreundlichkeit zu \u00fcberpr\u00fcfen werden unterschiedliche Beispiele in 2D und 3D gerechnet und die Ergebnisse dargestellt, sowie mit den existierenden Verfahren verglichen.<\/p>\n","protected":false},"featured_media":39638,"comment_status":"open","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"yoast_head":"\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\t\n\t\n\n\n\t\n