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02.07.2018 | Original Paper

Nonlinear dynamics of slender structures: a new object-oriented framework

Zeitschrift:
Computational Mechanics
Autoren:
Cristian Guillermo Gebhardt, Benedikt Hofmeister, Christian Hente, Raimund Rolfes
Wichtige Hinweise

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

With this work, we present a new object-oriented framework to study the nonlinear dynamics of slender structures made of composite multilayer and hyperelastic materials, which combines finite element method and multibody system formalism with a robust integration scheme. Each mechanical system under consideration is represented as a collection of infinitely stiff components, such as rigid bodies, and flexible components like geometrically exact beams and solid-degenerate shells, which are spatially discretized into finite elements. The semi-discrete equations are temporally discretized for a fixed time increment with a momentum-preserving, energy-preserving/dissipative method, which allows the systematic annihilation of unresolved high-frequency content. As usual in multibody system dynamics, kinematic constraints are employed to render supports, joints and structural connections. The presented ideas are implemented following the object-oriented programming philosophy. The approach, which is perfectly suitable for wind energy or aeronautic applications, is finally tested and its potential is illustrated by means of numerical examples.

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