@inproceedings{HuebelRudolphRotheretal., author = {H{\"u}bel, Hartwig and Rudolph, J{\"u}rgen and Rother, Klemens and Ziegler, Rainer and Willuweit, Adrian and Lang, Hermann and Deller, Simon}, title = {Performance Study of the Simplified Theory of Plastic Zones for the Fatigue Check}, series = {Proceedings of PVP2013, ASME 2013 Pressure Vessels and Piping Conference, Paris, 2013}, booktitle = {Proceedings of PVP2013, ASME 2013 Pressure Vessels and Piping Conference, Paris, 2013}, publisher = {ASME}, address = {New York, NY}, isbn = {978-0-7918-5564-5}, doi = {10.1115/PVP2013-97137}, pages = {1 -- 9}, abstract = {As elastic-plastic fatigue analyses are still time consuming the simplified elastic-plastic analysis (e.g. ASME Section III, NB 3228.5, the French RCC-M code, paragraphs B 3234.3, B 3234.5 and B3234.6 and the German KTA rule 3201.2, paragraph 7.8.4) is often applied. Besides linearly elastic analyses and factorial plasticity correction (Ke-factors) direct methods are an option. In fact, calculation effort and accuracy of results are growing in the following graded scheme: a) linearly elastic analysis along with Ke correction, b) direct methods for the determination of stabilized elastic-plastic strain ranges and c) incremental elastic-plastic methods for the determination of stabilized elastic-plastic strain ranges. The paper concentrates on option b) by substantiating the practical applicability of the simplified theory of plastic zones STPZ (based on Zarka's method). Application relevant aspects are particularly addressed. Furthermore, the applicability of the STPZ for arbitrary load time histories in connection with an appropriate cycle counting method is discussed. Note, that the STPZ is applicable both for the determination of (fatigue relevant) elastic-plastic strain ranges and (ratcheting relevant) locally accumulated strains. This paper concentrates on the performance of the method in terms of the determination of elastic-plastic strain ranges and fatigue usage factors. The additional performance in terms of locally accumulated strains and ratcheting will be discussed in a future publication.}, language = {en} } @book{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Vereinfachte Fließzonentheorie : auf Grundlage der Zarka-Methode}, edition = {1. Auflage}, publisher = {Springer Vieweg}, address = {Wiesbaden}, isbn = {978-3-658-07921-5}, doi = {10.1007/978-3-658-07922-2}, pages = {318}, abstract = {F{\"u}r eine Lebensdauervorhersage ver{\"a}nderlich belasteter Tragwerke, etwa des Anlagen- und Maschinenbaus sowie des Bauingenieurwesens, werden die zyklisch akkumulierten Verzerrungen und ggf. auch die elastisch-plastischen Dehnschwingbreiten ben{\"o}tigt. Die Vereinfachte Fließzonentheorie (VFZT) ist eine direkte Methode, die Absch{\"a}tzungen dieser und aller anderen mechanischen Gr{\"o}ßen im elastischen und im plastischen Einspielzustand liefert. Das vorliegende Buch stellt die VFZT ausf{\"u}hrlich dar und legt Wert darauf, dass sich nicht nur Wissenschaftler, sondern auch in der Praxis t{\"a}tige Ingenieure sowie Studierende h{\"o}herer Semester ein Bild von den M{\"o}glichkeiten und Grenzen machen k{\"o}nnen. Zahlreiche Abbildungen und Anwendungsbeispiele unterst{\"u}tzen das Verst{\"a}ndnis.}, language = {de} } @misc{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Simplified Theory of Plastic Zones for cyclic loading and multilinear hardening}, series = {International Journal of Pressure Vessels and Piping}, journal = {International Journal of Pressure Vessels and Piping}, number = {129-130}, issn = {0308-0161}, doi = {10.1016/j.ijpvp.2015.03.002}, pages = {19 -- 31}, abstract = {The Simplified Theory of Plastic Zones (STPZ) is a direct method based on Zarka's method, primarily developed to estimate post-shakedown quantities of structures under cyclic loading, avoiding incremental analyses through a load histogram. In a different paper the STPZ has previously been shown to provide excellent estimates of the elastic-plastic strain ranges in the state of plastic shakedown as required for fatigue analyses. In the present paper, it is described how the STPZ can be used to predict the strains accumulated through a number of loading cycles due to a ratcheting mechanism, until either elastic or plastic shakedown is achieved, so that strain limits can be satisfied. Thus, a consistent means of estimating both, strain ranges and accumulated strains is provided for structural integrity assessment as required by pressure vessel codes. The computational costs involved typically consist of few linear elastic analyses and some local calculations. Multilinear kinematic hardening and temperature dependent yield stresses are accounted for. The quality of the results and the computational burden involved are demonstrated through four examples.}, language = {en} } @misc{HuebelWilluweitRudolphetal., author = {H{\"u}bel, Hartwig and Willuweit, Adrian and Rudolph, J{\"u}rgen and Ziegler, Rainer and Lang, Hermann and Rother, Klemens and Deller, Simon}, title = {Performance study of the simplified theory of plastic zones and the Twice-Yield method for the fatigue check}, series = {International Journal of Pressure Vessels and Piping}, journal = {International Journal of Pressure Vessels and Piping}, number = {116}, issn = {0308-0161}, doi = {doi:10.1016/j.ijpvp.2014.01.003}, pages = {10 -- 19}, abstract = {As elastic-plastic fatigue analyses are still time consuming the simplified elastic-plastic analysis (e.g. ASME Section III, NB 3228.5, the French RCC-M code, paragraphs B 3234.3, B 3234.5 and B3234.6 and the German KTA rule 3201.2, paragraph 7.8.4) is often applied. Besides linearly elastic analyses and factorial plasticity correction (Ke factors) direct methods are an option. In fact, calculation effort and accuracy of results are growing in the following graded scheme: a) linearly elastic analysis along with Ke correction, b) direct methods for the determination of stabilized elastic-plastic strain ranges and c) incremental elastic-plastic methods for the determination of stabilized elastic-plastic strain ranges. The paper concentrates on option b) by substantiating the practical applicability of the simplified theory of plastic zones STPZ (based on Zarka's method) and - for comparison - the established Twice-Yield method. The Twice-Yield method is explicitly addressed in ASME Code, Section VIII, Div. 2. Application relevant aspects are particularly addressed. Furthermore, the applicability of the STPZ for arbitrary load time histories in connection with an appropriate cycle counting method is discussed. Note, that the STPZ is applicable both for the determination of (fatigue relevant) elastic-plastic strain ranges and (ratcheting relevant) locally accumulated strains. This paper concentrates on the performance of the method in terms of the determination of elastic-plastic strain ranges and fatigue usage factors. The additional performance in terms of locally accumulated strains and ratcheting will be discussed in a future publication.}, language = {en} } @misc{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Bemerkungen zur Ausnutzung plastischer Querschnitts- und Systemreserven}, series = {Stahlbau}, volume = {72}, journal = {Stahlbau}, number = {12}, doi = {10.1002/stab.200303010}, pages = {844 -- 852}, abstract = {Plastische Tragreserven werden im Stahlbau h{\"a}ufig planm{\"a}ßig in Anspruch genommen und zumindest auf der Bewertungsseite (Verfahren Elastisch - Plastisch der DIN 18800) oder zus{\"a}tzlich auch auf der Ermittlungsseite der Beanspruchungen (Verfahren Plastisch - Plastisch) quantitativ ber{\"u}cksichtigt. In diesen Nachweisverfahren lauern jedoch einige Gefahren, die nicht immer leicht zu erkennen sind. Einige davon werden in diesem Beitrag angesprochen.}, language = {de} } @techreport{HuebelKretzschmar, author = {H{\"u}bel, Hartwig and Kretzschmar, Andreas}, title = {Vereinfachte elastisch-plastische Berechnung von Stahltragwerken}, publisher = {Selbstverlag}, address = {Cottbus}, pages = {315}, language = {de} } @inproceedings{HuebelKoenig, author = {H{\"u}bel, Hartwig and K{\"o}nig, Claus}, title = {Vergleich impliziter (ANSYS) und expliziter (ANSYS/LS-DYNA) dynamischer Analysen}, series = {Conference Proceedings of 20. CAD-FEM Users' Meeting 2002}, booktitle = {Conference Proceedings of 20. CAD-FEM Users' Meeting 2002}, publisher = {CAD-FEM}, address = {Grafing bei M{\"u}nchen}, pages = {1 -- 13}, language = {de} } @inproceedings{KretzschmarHuebel, author = {Kretzschmar, Andreas and H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Implementierung der Vereinfachten Fließzonentheorie in ANSYS}, series = {Conference Proceedings of 20. CAD-FEM Users' Meeting 2002}, booktitle = {Conference Proceedings of 20. CAD-FEM Users' Meeting 2002}, publisher = {CAD-FEM}, address = {Grafing bei M{\"u}nchen}, pages = {1 -- 10}, language = {de} } @inproceedings{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Theoretische Grundlagen und Anwendung der Zarka-Methode}, series = {Workshop "Vereinfachte Erm{\"u}dungsnachweise" Erlangen, 20.06.2008}, booktitle = {Workshop "Vereinfachte Erm{\"u}dungsnachweise" Erlangen, 20.06.2008}, pages = {62}, abstract = {Die Zarka-Methode zur vereinfachten Berechnung elastisch-plastisch beanspruchter Tragwerke wird vorgestellt. Ihre historische Entwicklung und ihr theoretisches Fundament werden dargelegt. An einigen Beispielen (Lochscheibe, dickwandiger Zylinder unter Innendruck, Griffith-crack, Bree-Modell) wird die Notwendigkeit ihrer Weiterentwicklung belegt, aber auch ihr Potential zur Absch{\"a}tzung sog. post-shakedown quantities mittels weniger linear elastischer Analysen.}, language = {de} } @inproceedings{KretzschmarHuebel, author = {Kretzschmar, Andreas and H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Fortschritte bei der Vereinfachten Fließzonentheorie}, series = {5. Lausitzer FEM-Symposium, Cottbus, 2003}, booktitle = {5. Lausitzer FEM-Symposium, Cottbus, 2003}, abstract = {Die im Rahmen eines aFuE-Vorhabens gewonnenen Erkenntnisse und die daraus abgeleiteten Weiterentwicklungen der Vereinfachten Fließzonentheorie werden vorgestellt und durch Beispiele illustriert.}, language = {de} } @misc{HuebelKretzschmar, author = {H{\"u}bel, Hartwig and Kretzschmar, Andreas}, title = {Use of Zarka's Method at FHL}, pages = {38}, abstract = {Es wird ein historischer Abriss der Zarka-Methode gegeben. Ihre Vor- und Nachteile bei der Ermittlung der Strukturantwort monoton oder zyklisch {\"u}berelastisch beanspruchter Tragwerken werden abgewogen. Erweiterungen, Verbesserungen und Spezialisierungen in Hinblick auf die Vereinfachte Fließzonentheorie werden erl{\"a}utert und beispielhaft angewendet (thermal stratification, cylindrical shell under axial temperature step). Anforderungen an die Implementierung in eine FE-Umgebung mittels Makros und User-subroutines werden aufgef{\"u}hrt. Ergebnisse eines gemeinsam mit der CUT durchgef{\"u}hrten Benchmarks (Hertz-contact, Bree-tube) werden vorgestellt.}, language = {en} } @misc{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Vereinfachte Fließzonentheorie}, pages = {14}, abstract = {Es wird auf die historische Entwicklung der Zarka-Methode zur vereinfachten Absch{\"a}tzuung elastisch-plastischer Beanspruchungen in Tragwerken zur{\"u}ck geblickt, auf ihre theoretischen Grundlagen, auf gute sowie schlechte Anwendungserfahrungen. Es erfolgt ein Ausblick auf die Vereinfachte Fließzonentheorie.}, language = {de} } @inproceedings{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Lebensdauernachweise von KKW-Komponenten mit der VFZT}, series = {12. Lausitzer FEM-Symposium, Cottbus, 2010}, booktitle = {12. Lausitzer FEM-Symposium, Cottbus, 2010}, abstract = {Die Grundlagen der Vereinfachten Fließzonentheorie (VFZT) werden dargestellt. F{\"u}r einige praxisnahe Beispiele aus dem Bereich der Kerntechnik wird die VFZT zur Ermittlung der Dehnschwingbreite und der akkumulierten Verzerrungen im Einspielzustand heran gezogen. Die Bewegungen des Spannungsbildvektors aufgrund ver{\"a}nderlicher Belastung werden anschaulich animiert im deviatorischen Hauptspannungsraum dargestellt. Die Entwicklung der Dehnungsakkumulation wird f{\"u}r zahlreiche Belastungszyklen im Spannungs-Dehnungs-Diagramm sowie im Dehnungshistogramm animiert dargestellt.}, language = {de} } @inproceedings{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Exemplarische Anwendung der Zarka-Methode}, series = {Workshop "Vereinfachte Ratchetingnachweise", Erlangen, 2009}, booktitle = {Workshop "Vereinfachte Ratchetingnachweise", Erlangen, 2009}, abstract = {Die Implementierung der Zarka-Methode als User-Subroutine in ANSYS wird vorgestellt. Ihr Ausbau-Potential zur Erfassung temperaturabh{\"a}ngiger Streckgrenzen und die Praxisrelevanz hiervon in Hinblick auf die Absch{\"a}tzung elastisch-plastischer Beanspruchungen in zyklisch belasteten Tragwerken werden aufgezeigt. Anhand zahlreicher Animationen wird f{\"u}r einen thermozyklisch belasteten Beh{\"a}lterstutzen das thermische und das Strukturverhalten veranschaulicht und die Qualit{\"a}t der Zarka-Methode im Vergleich zu einer inkrementellen Analyse dargestellt.}, language = {de} } @inproceedings{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Methoden des regelkonformen vereinfachten Erm{\"u}dungs- und Ratcheting-Nachweises}, series = {Workshop „Vereinfachte Erm{\"u}dungsnachweise", Erlangen, 2008}, booktitle = {Workshop „Vereinfachte Erm{\"u}dungsnachweise", Erlangen, 2008}, pages = {46}, abstract = {Die theoretische Basis des vereinfachten Erm{\"u}dungsnachweises im deutschen, US-amerikanischen, franz{\"o}sischen und japanischen kerntechnischen Regelwerk wird aufgezeigt. Insbesondere wird Kritik ge{\"u}bt am Faktor Ke. Mehrere alternative Berechnungsmethoden werden aufgezeigt (H{\"u}bel, Roche, Seshadri, Zarka). Die theoretische Basis des vereinfachten Ratcheting-Nachweises in den Regelwerken durch Begrenzung der Dehnungen wird kritisch gew{\"u}rdigt, insbesondere die des Bree-Diagramms.}, language = {de} } @misc{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Ratcheting in der Strukturmechanik}, abstract = {Es wird Ratcheting von Werkstofferm{\"u}dung abgegrenzt und beides in den Zusammenhang von rechnerischen Lebensdauer-Nachweisen gestellt. Struktur-Ratcheting wird detailliert anhand eines Zweistab-Modells erl{\"a}utert. Die Rolle der Werkstoff-Verfestigung wird exemplarisch durch eingebettete Animationen f{\"u}r die Endzust{\"a}nde "elastisches Einspielen" und "plastisches Einspielen" aufgezeigt.}, language = {de} } @book{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Simplified Theory of Plastic Zones}, edition = {1. Auflage}, publisher = {Springer International Publishing}, address = {Cham}, isbn = {978-319-29873-3}, doi = {10.1007/978-3-319-29875-7}, pages = {316}, abstract = {For a life prediction of structures subjected to variable loads, frequently encountered in mechanical and civil engineering, the cyclically accumulated deformation and the elastic-plastic strain ranges are required. The Simplified Theory of Plastic Zones (STPZ) is a direct method which provides the estimates of these and all other mechanical quantities in the state of elastic and plastic shakedown. The STPZ is described in detail, with emphasis to the fact that not only scientists but engineers working in practice and advanced students are able to get an idea of the possibilities and limitations of the STPZ. Numerous illustrations and examples are provided to support your understanding.}, language = {en} } @inproceedings{HuebelWilluweitRudolphetal., author = {H{\"u}bel, Hartwig and Willuweit, Adrian and Rudolph, J{\"u}rgen and Ziegler, Rainer and Lang, Hermann and Rother, Klemens and Deller, Simon}, title = {Performance study of the simplified theory of plastic zones and the Twice Yield method for the fatigue check}, series = {Proceedings of ANSYS Conference \& 31th CADFEM Users' Meeting, Mannheim, 2013}, booktitle = {Proceedings of ANSYS Conference \& 31th CADFEM Users' Meeting, Mannheim, 2013}, abstract = {As elastic-plastic fatigue analyses are still time consuming the simplified elastic-plastic analysis (e.g. ASME Section III, NB 3228.5, the French RCC-M code, paragraphs B 3234.3, B 3234.5 and B3234.6 and the German KTA rule 3201.2, paragraph 7.8.4) is often applied. Besides linearly elastic analyses and factorial plasticity correction (Ke-factors) direct methods are an option. In fact, calculation effort and accuracy of results are growing in the following graded scheme: a) linearly elastic analysis along with Ke correction, b) direct methods for the determination of stabilized elastic-plastic strain ranges and c) incremental elastic-plastic methods for the determination of stabilized elastic-plastic strain ranges. The paper concentrates on option b) by substantiating the practical applicability of the simplified theory of plastic zones STPZ (based on Zarka's method) and - for comparison - the established Twice Yield method. Application relevant aspects are particularly addressed. Furthermore, the applicability of the STPZ for arbitrary load time histories in connection with an appropriate cycle counting method is discussed. Note, that the STPZ is applicable both for the determination of (fatigue relevant) elastic-plastic strain ranges and (ratcheting relevant) locally accumulated strains. This paper concentrates on the performance of the method in terms of the determination of elastic-plastic strain ranges and fatigue usage factors. The additional performance in terms of locally accumulated strains and ratcheting will be discussed in a future publication.}, language = {en} } @techreport{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Berechnung akkumulierter Dehnungen nach der Vereinfachten Fließzonentheorie auf der Grundlage der Zarka-Methode bei zyklischer Belastung (Ratcheting-Nachweis)}, publisher = {FH Lausitz}, address = {Cottbus}, pages = {150}, abstract = {Es wird eine Vereinfachte Fließzonentheorie zum Nachweis gegen Ratcheting (progressive Deformation) vorgestellt. Sie beruht auf der Zarka-Methode und gestattet nicht nur festzustellen, ob die Struktur infolge zyklischer Belastung elastisch oder plastisch einspielt (qualitativer Nachweis), sondern auch die Bestimmung der mit dem Einspielen verbundenen elastisch-plastischen Dehnungen und Verformungen (quantitativer Nachweis). Der vorliegende Bericht stellt eine Erweiterung zum Vorg{\"a}ngervorhaben SR 2221 dar, das (unter anderem) bereits eine Variante der Zarka-Methode zur Berechnung elastisch-plastischer Dehnschwingbreiten (Faktor Ke) zum Inhalt hatte. Die der Vereinfachten Fließzonentheorie zugrunde liegenden Annahmen und die Vorgehensweise bei ihrer Anwendung f{\"u}r einen Ratcheting-Nachweis werden dargestellt und kritisch diskutiert. Umfangreiche Beispielrechnungen erl{\"a}utern die Methode.}, language = {de} } @misc{Huebel, author = {H{\"u}bel, Hartwig}, title = {Vereinfachte Fließzonentheorie}, series = {Bauingenieur}, volume = {73}, journal = {Bauingenieur}, number = {11}, issn = {0005-6650}, pages = {492 -- 502}, abstract = {Es wird eine vereinfachte Fließzonentheorie vorgestellt, mit der das plastische Verhalten eines Tragwerks berechnet werden kann. Sie l{\"a}sst sich nicht nur auf Stabwerke, sondern auch auf Fl{\"a}chentragwerke unter beliebiger Belastung anwenden. Das zugrunde gelegte Werkstoffgesetz ist bilinear, wodurch Verfestigung erfasst werden kann. Die Theorie beruht auf dem Konzept transformierter interner Variabler nach Zarka, mit dem das plastische Problem in ein geeignet formuliertes elastisches Problem {\"u}berf{\"u}hrt wird. Damit f{\"a}llt oft nur eine weitere elastizit{\"a}tstheoretische Berechnung an mit modifizierten elastischen Werkstoffparametern und mit (in Form von Anfangsdehnungen) modifizierter Belastung. Das Ergebnis kann gegebenenfalls iterativ verbessert werden, bis das "exakte" Ergebnis erreicht ist. Mehrere Beispiele erl{\"a}utern die Methode.}, language = {de} }