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1983 | Buch

Schalentheorie

verfasst von: Prof. Dr. Ernest L. Axelrad

Verlag: Vieweg+Teubner Verlag

Buchreihe : Leitfäden der angewandten Mathematik und Mechanik LAMM

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Über dieses Buch

Die Schalentheorie hat bereits eine hundertjährige Entwicklung hinter sich. Die Zeit (1888), als die grundlegende Arbeit der Schalentheorie [91] vom Autor als" ... eigentlich ein Versuch, die Vibration der Kirchenglocken zu untersuchen" verstanden wurde, ist längst vorbei. Die Theorie wurde zur Grundlage für die Analyse und Berechnung unzähli­ ger Konstruktionen im Maschinen-, Flugzeug- und Schiffbau sowie bei Flächentragwerken des Bauingenieurwesens. Dieser praktische Wert der Schalentheorie sicherte ihr einen Eh­ renplatz als wichtigen anwendungsbezogenen Teil der Theorie elastischer Körper. Das Interesse an der Schalentheorie läßt nicht nach. Die letzten drei Jahrzehnte brachten einen neuen maßgebenden Umstand - die Computertechnik. Beim Lösen der meisten praktischen Probleme von Flächentragwerken ist der Computer unentbehrlich geworden. Universale Programme, die meist auf die Verfahren der finiten Elemente oder der finiten Differenzen aufgebaut sind, stehen zur Verfügung. Neben der schon kaum übersehbaren Zeitschriftenliteratur gibt es zahlreiche Lehrbücher und Monographien über die Schalentheorie. Das Spektrum der Bücher ist breit gefächert. Es ist reich an Aufbauprinzipien, Auswahl der erfaßten Probleme und besonders im Um­ fang sowie in der Darstellungsweise der Grundlagen der Theorie. Aber es besteht auch eine Lücke im "Parameterraum" der Bücher. Es wird fast ausschließlich die lineare Theorie behandelt. Werden auch endliche Verformungen erfaßt, so bleiben sie auf eine "mittlere Größenklasse" beschränkt. (Einen Sonderfall bildet das Buch [99].) In den meisten Büchern wird nur der Membranspannungszustand ausführlich untersucht. Das volle Bild - einschließlich der Biegespannungen - wird öfters als zweitrangig angesehen und analy­ siert.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Grundlagen der Theorie dünner Schalen
Zusammenfassung
Die Mechanik deformierbarer Körper, wie jeder andere Zweig der Ingenieurwissenschaften, zieht zur analytischen Untersuchung nur vereinfachte Modelle der realen Objekte heran. Es sind Rechenmodelle, die alle für ein vorliegendes Problem maβgeblichen Eigenschaften und Parameter des Objektes berücksichtigen und die, was ebenso wichtig ist, von allen für das Problem unbedeutenden Einzelheiten befreit sind.
Ernest L. Axelrad
2. Lösungswege der Schalentheorie
Zusammenfassung
Es gibt in der Mechanik der deformierbaren Körper und Systeme drei mögliche Wege für die Untersuchung des Spannungszustandes. Diese Wege unterscheiden sich in der Wahl der Zustandsparameter des Systems, die bei der Lösung verwendet werden. Das trifft auch voll für die Theorie dünner Schalen zu.
Ernest L. Axelrad
3. Drehsymmetrisch belastete Rotationsschalen
Zusammenfassung
Dünne Schalen drehsymmetrischer Form sind ohne Zweifel die am meisten in der Technik verwendeten Schalen. Dazu zählen sowohl Kegel-, Kugel- und Zylinderschalen im Maschinenbau als auch verschiedene Kuppeln, Behälter usw. des Bauingenieurwesens.
Ernest L. Axelrad
4. Drehschalen. Belastung ohne Rotationssymmetrie
Zusammenfassung
Wir lassen nun die Einschränkung der Drehsymmetrie bezüglich der Belastung fallen. Damit verlassen wir das einfachste und am besten untersuchte eindimensionale Rechenschema.
Ernest L. Axelrad
5. Zylinderschalen und krumme Rohre
Zusammenfassung
Kreisrunde Zylinderschalen sind einmalig: Sie können aus Platten durch reine Biegung gestaltet werden, und deren lokale Form (die Normalschnittkrümmungen) ist über die ganze Schale konstant. Die erste Eigenschaft trägt zur breiten Verwendung der Zylinderschalen in der Technik bei; zusammen mit der zweiten Besonderheit vereinfacht sie die Analyse der Verformung — ermöglicht ein Lösungssystem mit konstanten Koeffizienten. Im Rahmen der Membrantheorie ergibt sich eine geschlossene Lösung. Die allgemeinere Biegetheorie läßt im Spannungszustand zwei unterschiedliche Komponenten erkennen und durch vereinfachte spezialisierte Zweige der Theorie erfassen. Diese Anwendungstheorie läßt sich auf eine große Klasse Schalen zweifacher Krümmung (mit 1/R ξ R θ ≠ 0) erweitern, was im folgenden zur Analyse von Randproblemen krummer Rohre dient.
Ernest L. Axelrad
6. Stabilität
Zusammenfassung
Bei hinreichend kleinen Lasten ist das Gleichgewicht eines elastischen Systems stabil. Wenn aber in der Schale große Druckkräfte entstehen, kann die dünne Wand beulen. Die Beullast ist um so niedriger, je dünner die Schalenwand ist. Für moderne — oft sehr dünnwandige — Schalenkonstruktionen bestimmt das Beulen meistens die Traglast.
Ernest L. Axelrad
Backmatter
Metadaten
Titel
Schalentheorie
verfasst von
Prof. Dr. Ernest L. Axelrad
Copyright-Jahr
1983
Verlag
Vieweg+Teubner Verlag
Electronic ISBN
978-3-322-94657-7
Print ISBN
978-3-322-94658-4
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-322-94657-7