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Integration der Finite-Elemente-Methode in die Ausgleichsrechnung zur Parameteridentifikation

  • Die Strukturüberwachung von Ingenieurbauwerken beruht heutzutage auf einer Auswertung räumlich und zeitlich verteilter hybrider Messungen, die z. B. mittels Tachymeter, Neigungssensoren, faseroptischen Sensoren (FOS), Dehnmessstreifen (DMS), GPS etc. erfasst werden. Für eine gemeinsame Auswertung müssen neue Methoden adaptiert werden, da diese, wie Lienhart (2012) aufzeigt, nur unter Verwendung eines mechanischen ‘Bauwerkmodells erfolgen kann. In vielen Ingenieurwissenschaften, wie z. B. dem Bauingenieurwesen, findet die Modellierung physikalisch-mechanischer Eigenschaften von Strukturen mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) statt. Die Verifizierung eines derartigen Modells erfolgt vorwiegend lediglich durch stellenweise Messung von z. B. Durchbiegungen und einer anschließenden Gegenüberstellung mit den berechneten Modellwerten. Dies ist meist der Tatsache geschuldet, dass für die FE-Modellierung in der Regel kommerzielle Programme verwendet werden, und somit auf vieleDie Strukturüberwachung von Ingenieurbauwerken beruht heutzutage auf einer Auswertung räumlich und zeitlich verteilter hybrider Messungen, die z. B. mittels Tachymeter, Neigungssensoren, faseroptischen Sensoren (FOS), Dehnmessstreifen (DMS), GPS etc. erfasst werden. Für eine gemeinsame Auswertung müssen neue Methoden adaptiert werden, da diese, wie Lienhart (2012) aufzeigt, nur unter Verwendung eines mechanischen ‘Bauwerkmodells erfolgen kann. In vielen Ingenieurwissenschaften, wie z. B. dem Bauingenieurwesen, findet die Modellierung physikalisch-mechanischer Eigenschaften von Strukturen mithilfe der Finite-Elemente-Methode (FEM) statt. Die Verifizierung eines derartigen Modells erfolgt vorwiegend lediglich durch stellenweise Messung von z. B. Durchbiegungen und einer anschließenden Gegenüberstellung mit den berechneten Modellwerten. Dies ist meist der Tatsache geschuldet, dass für die FE-Modellierung in der Regel kommerzielle Programme verwendet werden, und somit auf viele Teilprozesse des Auswertealgorithmus nicht zugegriffen werden kann. Aus diesem Grund erfolgt in vielen akademischen Fragestellungen die FE-’Modellierung mit Open-Source-Software, wie z. B. FEniCS (2013) oder OpenSees (2013), wodurch auch eine kombinierte Auswertung von Messungen und Modell nach der Methode 'der kleinsten Quadrate ermöglicht wird. In diesem Beitrag wird eine messungs- und modellbasierte Strukturanalyse (MeMoS) durch (die Integration der Finite-Elemente-Methode in die Ausgleichungsrechnung am Beispiel eines Vier-Punkt-Biegeversuchs vorgestellt. In numerischen Untersuchungen wird gezeigt, wie diese integrierte Analyse für eine Parameteridentifikation angewendet werden kann. Für diese Untersuchungen wird ein Finite-Elemente-Modell mit bekannten Randbedingungen und Materialeigenschaften aufgestellt. Die Durchbiegungen, die als Beobachtungen in die Ausgleichung eingehen, werden mithilfe von Simulationsrechnungen erzeugt; der zu fidentifizierende Parameter ist der Elastizitätsmodul eines Balkens. Es wird untersucht, mit welcher Genauigkeit Durchbiegungsmessungen durchgeführt werden müssen und an welcher Stelle des Bauwerks diese Messungen erfolgen sollen, um den Elastizitätsmodul möglichst genau zu bestimmen. Des Weiteren wird der Einfluss der Anzahl der Messstellen auf den zu identifizierenden Parameter untersucht.zeige mehrzeige weniger

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Metadaten
Autoren/innen:F. Neitzel, S. Weisbrich, Cheng-Chieh Wu
Persönliche Herausgeber/innen:A. Wieser
Dokumenttyp:Beitrag zu einem Tagungsband
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Deutsch
Titel des übergeordneten Werkes (Deutsch):17. Internationaler Ingenieurvermessungskurs
Jahr der Erstveröffentlichung:2014
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren
Verlag:Wichmann
Jahrgang/Band:14
Erste Seite:301
Letzte Seite:310
Freie Schlagwörter:Ausgleichsrechnung; Deformationsmessung; Finite-Elemente-Methode; Integrierte Analyse; Parameteridentifikation; Strukturanalyse
Veranstaltung:17. Internationaler Ingenieurvermessungskurs
Veranstaltungsort:Zurich, Switzerland
Beginndatum der Veranstaltung:14.01.2014
Enddatum der Veranstaltung:17.01.2014
ISBN:978-3-87907-535-5
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:20.02.2016
Referierte Publikation:Nein