Eine Randbedingung für die Ausbreitung von Kugelwellen

Übersicht Für die Simulation der Ausbreitung von kugelförmigen Dilatationswellen im elastischen Kontinum mittels der Methode der finiten Elemente wird eine Randbedingung abgeleitet, welche das abgetrennte unbeschränkte Gebiet analytisch exakt ersetzt. Die mit dieser Randbedingung erhaltenen Ergebnisse werden mit vorhandenen Näherungen verglichen, so daß deren Einfluß auf die Güte der Ergebnisse abgeschätzt werden kann. Erweiterungen auf andere Problemstellungen werden aufgezeigt.

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Arguments for and against Engesser's buckling formulas

Summary To account for shear in buckling pioblems, one uses either the approach of Engesser or the socalled modified approach, proposed by Haringx in connection with helical springs. Both are based on onedimensional reasoning. While most authors seem to prefer the second method, Nänni [4] has shown by means of the three-dimensional theory of elasticity that, for bars, the first one is superior. The present paper is based on a more fundamental one-dimensional approach and confirms Nänni's and hence Engesser's results. It also shows that, together with shear, shortening of the bar must be taken into account, and it improves Engesser's formulas accordingly. It finally shows why Haringx' approach is correct for springs.

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Argumente für und gegen Engessers Knickformeln

Übersicht Um bei Knickproblemen den Schub zu berücksichtigen, verwendet man entweder das Engessersche oder das sogenannte modifizierte Verfahren, das von Haringx zur Behandlung von Schraubenfedern vorgeschlagen worden ist. Während die meisten Autoren die zweite Methode vorzuziehen scheinen, hat Nänni [4] mittels der dreidimensionalen Elastizitätstheorie gezeigt, daß bei Stäben die erste überlegen ist. Die vorliegende Arbeit stützt sich auf ein fundamentaleres eindimensionales Verfahren und bestätigt Nännis und damit Engessers Ergebnisse. Sie zeigt auch, daß mit dem Schub zusammen die Verkürzung des Stabes zu berücksichtigen ist, und sie verbessert Engessers Formeln dementsprechend. Schließlich zeigt sie, weshalb das Verfahren von Haringx bei Federn korrekt ist.

     

Approximate determinations of the center of shear by use of the St. Venant solution for the flexure problem of plates of variable thickness

Summary We extend a recent analysis of the shear center problem in the context of the linear theory of transverse bending of orthotropic elastic plates by an explicit comparison of results based on several differing definitions of the center of shear within the framework of the St. Venant flexure solution for the problem of orthotropic plates. We also consider transverse bending of anisotropic plates where we find a significant aspect ratio effect not present in the orthotropic, case, and the shear center problem for plates with combined midplane bending and stretching as a consequence of constitutive coupling.

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Näherungsweise Bestimmungen des Schubmittelpunks für Platten variabler Dicke im Rahmen der St. Venant'schen Querkraft-Biegungslösung

Übersicht Eine kürzliche Analyse des Schubmittelpunktproblems als ein Problem der linearen Theorie orthotroper elastischer Platten wird erweitert durch einen Vergleich von Resultaten auf Grund von verschiedenen Definitionen des Schubmittelpunkts im Rahmen des St. Venant'schen Ansatzes für das Querkraft-Biegeproblem. In Ergänzung dieser Betrachtungen wird eine Bestimmung des Schubmittelpunkts anisotroper Platten ausgeführt, welche, im Unterschied zum orthotropen Fall, einen ausgeprägten Einfluß der Plattenlänge zeigt. Weiterhin behandelt wird das Schubmittelpunktproblem für Platten, für welche Biegung und Streckung durch das Stoffgesetz gekoppelt sind.

     

On two methods of determining the ellipses and ellipsoids of positioning accuracy of robot manipulators

Summary When analysing the problem of the positioning accuracy of robot manipulators it is important to know how far random deviations of the hand may be from the desired position if the joint positioning errors possess a normal distribution. Two methods of determining the ellipses and ellipsoids of probability concentration are compared. The first of them is based on the standard procedure of the probability calculus. The second approximate method consists in finding at first the polygon or polyhedron of the positioning accuracy, and then in finding the ellipse or ellipsoid with principal axes and second order moments coinciding with those of the polygon or polyhedron, respectively. Examples of application demonstrate that these two methods give very close results.

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Zwei Methoden zur Bestimmung der Ellipsen und Ellipsoide der Positioniergenauigkeit von Handhabungsrobotern

Übersicht Bei der Untersuchung der Positioniergenauigkeit von Handhabungsrobotern ist es wichtig, die Größe zufälliger Abweichungen des Greifers von der erstrebten Position zu kennen, wenn die Lagefehler der Verbindungen eine Normalverteilung besitzen. Es werden zwei Methoden zur Bestimmung der Ellipsen bzw. Ellipsoide der Wahrscheinlichkeitsdichte verglichen. Die erste beruht auf dem Standardverfahren der Wahrscheinlichkeitsrechnung. Die zweite Näherungsmethode besteht darin, daß zunächst das Polygon bzw. Polyeder der Positioniergenauigkeit bestimmt wird und danach die Ellipse bzw. das Ellipsoid mit den Hauptachsen und Momenten zweiter Ordnung wie das Polygon oder Polyeder. Beispiele zeigen, daß beide Methoden zu sehr ähnlichen Ergebnissen führen.

     

The behavior of two bubbles near a solid wall

Summary The behavior of two spherical bubbles with different sizes near a solid wall is investigated in consideration of the effects of the vapor and noncondensable gas in the bubbles, and then the equations of motion of the bubbles are derived. Further, the effects of a solid wall on the variation with time of the bubble radius and the pressure at bubble wall are clarified by numerical calculations.

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Das Verhalten zweier Gasblasen in der Nähe einer festen Wand

Übersicht Untersucht wird das Verhalten von zwei verschiedenen Kugelblasen in der Nähe einer festen Wand. Unter Beachtung des Dampfes und nichtkondensierbaren Gases in den Blasen werden deren Bewegungsgleichungen hergeleitet. Durch numerische Rechnungen werden außerdem die Effekte der festen Wand auf die zeitliche Veränderung des Blasenradius und auf den Druck an der Blasenoberfläche geklärt.

     

Stability boundaries for fluid-conveying pipes with flexible support under axial load

Summary The interaction of fluid velocity and axial load on the instability of a pipe is investigated. The downstream end of the pipe is free and the upstream end is pinned with a rotational spring. For an infinite spring stiffness, the system reduces to a cantilevered pipe. Flutter or divergence instability may occur, depending on the combination of velocity and load. Results are obtained by direct numerical solution of the governing equations. An approximate procedure based on a variational principle is also presented. The effects of the axial load, spring stiffness, and mass parameter are studied, and the results are compared to the standard case of a cantilevered pipe without axial load.

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Grenzen des stabilen Verhaltens eines flexibel gestützten, flüssigkeitsleitenden Rohres unter axialer Last

Übersicht Untersucht wird das Zusammenwirken der Strömung im Rohr und seiner axialen Belastung auf das Stabilitätsverhalten unter gegebenen Randbedingungen: das stromabwärtsgerichtete Rohrende ist frei von kinematischen Zwänge, das andere Ende wird mit einer Drehfeder festgehalten. Im Grenzfall einer unendlich steifen Feder entspricht dies einem fest eingespannten Rohr. In Abhängigkeit von der Kombination der Strömungsgeschwindigkeit und der Last kann entweder stabiles Flattern oder divergente Instabilität auftreten. Die Ergebnisse werden mittels direkter numerischer Verfahren aus den Systemgleichungen gewonnen. Sie werden verglichen mit einer Näherungslösung, welche auf einem Variationsprinzip basiert. Untersucht werden die Einflüsse der axialen Last, der Federsteifigkeit und der Massenverteilung, wobei die Ergebnisse mit der Lösung für ein fest eingespanntes Ausgu\rohr ohne axiale Last-wirkung verglichen werden.

     

The refined approximate criterion for chaos in a two-state mechanical oscillator

Summary In the two-state mechanical oscillator, a mathematical model of a buckled beam, the refined criterion for the system parameter critical values where chaotic motion can be expected is derived. The derivation is based on the assumption of the second approximate solution for the small orbit. It is shown that a simple approximate analysis of the Hill's type variational equation gives the sought stability loss of the resonant solution as the period doubling bifurcation. The stability limits of the resonant and non-resonant solutions are proposed as the boundary of the region where strange phenomena can appear and the refined criterion thus derived is compared to computer simulation results and to other approximate criteria.

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Verfeinertes Kriterium für chaotische Bewegung in einem Schwingungssystem mit zwei stabilen Gleichgewichtslagen

Übersicht Für ein mechanisches Schwingungssystem mit zwei stabilen Gleichgewichtslagen, das ein mathematisches Modell eines Knickstabes darstellt, wird ein verfeinertes Kriterium für die kritischen Systemparameterwerte, bei denen chaotische Bewegung zu erwarten ist, hergeleitet. Die Herleitung geht von der Näherungslösung zweiter Ordnung für kleine Bahnen um das Gleichgewicht aus. Es wird gezeigt, daß eine einfache Näherungsbehandlung der Variationsgleichung vom Hill-Typ den gesuchten Stabilitätsverlust der Resonanzlösung als Verzweigung der Periodenverdopplung liefert. Die Stabilitätsgrenzen der resonanten und nichtresonanten Lösungen werden als Bereichsgrenze, wo chaotische Bewegungen auftreten können, vorgeschlagen. Das derart hergeleitete verfeinerte Kriterium wird mit Computer-Simulationen und anderen Näherungskriterien verglichen.

     

A finite element analysis of strain localization for soft rock using a constitutive equation with strain softening

Summary It is well known that deformation and/or strain of geological materials localize when they come close to the failure state. In the present: study, we try to analyze the deformation problem using a constitutive relation with strain hardening and strain softening. The constitutive model of a soft rock and overconsolidated clay using an elasto-plastic constitutive theory with memory was originally developed by Adachi and Oka. This type of formulation is shown to be easily applied to analyze the material behavior of strain softening because there is a similarity to that in viscoplasticity. Using the proposed model, the loss of uniqueness of the solution to the initial value problem can be avoided and a special or complicated numerical technique, e.g., an arc length method, does not need to be used. When we use constitutive equations with strain softening in a finite element analysis, there is a problem of strong mesh size dependency of numerical results. To remedy the mesh size dependency, we generalize the Adachi-Oka model based on the concept of non-localization by Bazant. We apply the proposed constitutive model to the behavior of a sedimentary soft rock in the drained triaxial compression test. It is found that mesh size dependency becomes smaller using the non-localization of the constitutive model.

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Eine Finite-Element-Analyse der lokalisierten Verformung von weichem Gestein bei einem Stoffgesetz mit Entfestigung

Übersicht Bekanntlich findet bei geologischen Stoffen in der Nähe des Versagenszustandes eine Lokalisierung der Verformung statt. Die Analyse dieses Problems wird in diesem Beitrag auf der Grundlage eines Stoffansatzes mit Ver- und Entfestigung unternommen. Entwickelt wurde das zugrunde gelegte elastischplastische Stoffmodell mit Gedächtnis von Adachi und Oka für weiches Gestein und übermäßig verdichteten Ton. Wegen der Ähnlichkeit zur Viskoplastizität läßt sich diese Formulierung des Stoffgesetzes leicht auf die Analyse des Verhaltens von entfestigendem Material anwenden, da der Eindeutigkeitsverlust der Lösung des Anfangswertproblems vermieden wird und besondere Rechenverfahren wie etwa die Bogenlängenmethode nicht benötigt werden. Bei der Benutzung von Stoffgesetzen in einer Finite-Element-Rechnung hängen die Ergebnisse stark von der Netzeinteilung ab. Um dies abzustellen, wird das Modell von Adachi und Oka auf der Grundlage von Bazant's Konzept der Nichtlokalisierung verallgemeinert. Anwendungsbeispiel ist das Verhalten von weichem Gestein im drainierten Triaxial-Test. Es zeigt sich, daß mit dem Konzept der Nichtlokalisierung im Stoffmodell der Einfluß der Netzeinteilung geringer wird.

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Presented at the workshop on Numerical Methods for Localization and Bifurcation of Granular bodies, held at the Technical University of Gdask (Poland), September 25–30, 1989.     

Zur Berechnung von Durchsenkungen eines Balkens unter Folgen von wandernden Lasten mit finiten Raum-Zeit-Elementen

Übersicht Die Diskretisierung des Raumes und der Zeit führt auf ein Näherungsverfahren für die Durchbiegungen von Einfeldträgern unter Folgen von wandernden Lasten. Dabei wird nachgewiesen, daß Vereinfachungen der mathematischen Ausgangsgleichung für analytische Näherungslösungen nur bedingt möglich sind.

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Summary The discretization of space and time leads to an approximation for the deflections of a beam under sequences of moving loads. It is shown that simplifications of the mathematical equation for analytical approximations are possible only under certain restrictions.

     

Rotor-Blatt-Kopplung

Übersicht In modernen Turbosätzen mit ihren langen Blättern im Niederdruckteil treten Fällen gekoppelter Strang-Torsionsschwingungen und Blatt-Biegeschwingungen auf mit Eigenfrequenzen in der Nähe der doppeltumlauffrequenten Erregung. Die Bestimmung der gekoppelten Rotor-Blatt-Schwingungen benötigt eine Berechnung des Gesamtsystems anstelle der traditionell getrennten Berechnung von Rotor und Blättern. Seit den 80er Jahren wurden eine Reihe von Vorschlägen gemacht, wie man die Berechnung des Gesamtsystems mit seiner enormen Anzahl von Freiheitsgraden vermeiden könne.In diesem Aufsatz wird eine systematische Methode vorgestellt, wie man-ausgehend von demFE-Gesamtsystem-zu Substrukturen für den Torsionsstrang (Rotor) und das Blatt gelangt und mit Hilfe ihrer Berechnung zu einer sehr starken Reduktion der Zahl der Freiheitsgrade für die notwendigen Untersuchungen des gekoppelten Systems. Nur wenige Transformationen und einfache Regeln für die Beschreibung der Kopplung führen zu einer Reduktion um mehr als 99 Prozent mit nahezu keinem Verlust an Ergebnisgenauigkeit.

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Rotor-blade-coupling

Summary In large-capacity turbine generators with lognLP-blades torsional vibrations of the shaft or drive train and blade bending vibrations lead to coupled frequencies of the shaft-blade system often less or near the frequency twice the line frequency. The analysis of the haft-blade coupled vibrations needs a calculation for the whole system instead of the traditionally separated calculation of shaft and blade.Since the early 1980s several proposals were made to avoid the calculation of the whole system with its huge number of degress of freedom.Within this paper a systematical method will be presented how to derive substructures from the completeFE-model of the shaft-blade-system and how to achive a very strong reduction of the numbers of degrees of freedom for the equations of motion of the coupled system. Only a few transformations and simple rules for the coupling lead to more than 99 percent reduction in the number of dregrees of freedom with nearly no loss in acuracy.

     

Genäherte Berechnung von Wärmespannungen mit Hilfe der Variationsprinzipien der Elastostatik

Zusammenfassung Mit Hilfe von einfachen Näherungsansätzen, die in die, einem jeweiligen Problem zugehörigen Variationsintegrale eingeführt werden, kommt man im allgemeinen zu ausgezeichneten Approximationen. Neben der dem Ritzschen Verfahren entsprechenden Methode, Näherungsansätze bis auf willkürliche Konstanten vorzugeben, die dann aus Extremalbedingungen berechnet werden können, scheint vor allem das im letzten Abschnitt geschilderte Verfahren, das auf einfach lösbare Differentialgleichungen für die Näherungsfunktionen führt, eine besondere Bedeutung auch für andere Probleme der Elastizitätstheorie zu haben.Gekürzte Fassung einer von der Technischen Universität Berlin, Fakultät für Bauingenieurwesen, genehmigten Habilitationsarbeit. Der Verfasser spricht hiermit den Berichtern, Herrn Prof. I. Szabó und Herrn Prof. A. Teichmann seinen Dank aus.     

Transportvorgänge bei strukturviskosen Eüssigkeiten

Zusammenfassung In dieser Arbeit wird ein neues dreiparametriges Stoffgesetz zur Beschreibung von strukturviskosen Fluiden entwickelt. Es ist ähnlich aufgebaut wie das Potenzgesetz, vermeidet jedoch die Schwierigkeiten bei der Definition der Anfangsviskosität. Als neue Kennzahl tritt neben der Reynoldszahl und der Prandtlzahl der Faktor K= U/L auf. Für die Umströmung um einen Zylinder werden Strömungs- und Temperaturgrenzschichten berechnet. Dadurch, daß bei kleinen Schergradienten ein newtonsches Verhalten auftritt, ergeben sich in der Nähe des Staupunktes korrekte Formeln für Wandschubspannung und Wärmeübergang.

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Transport phenomena for pseudoplastic fluids

In order to describe the flow behaviour of pseudoplastic fluids a three-parameter equation has been established. It has been built up similar to the power-law, but it avoids the difficulty in defining the initial viscosity. The basic numbers are the Reynolds number, the Prandtl number and a new number K= U/L. Boundary layers for the velocity and the temperature have been calculated. For the stagnation point correct formulas for the shear stress and the heat transfer are obtained.

     

Experimental prediction of heat transfer coefficients by use of a double-blow method

A new method is proposed for evaluating heat transfer coefficients in a heat exchanger matrix. In comparison with the well known single-blow method, a new double-blow method offers prediction of heat transfer coefficients on both sides of the heat exchanger wall by using one run only, because temperatures of both fluids flowing through the heat exchanger matrix are changed and measured.The experimental technique, data collection procedure, and the method of analysis are derived from an analysis of the analytical solution of the transient response of gas-to-gas cross flow heat exchanger with finite wall capacitance.

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Experimentelle Vorausbestimmung von Wärmeübertragungskoeffizienten mit Hilfe einer Doppelbeaufschlagungsmethode

Zusammenfassung Zur Ermittlung von Wärmeübergangskoeffizienten in einer Wärmetauschermatrix wird ein neues Verfahren vorgeschlagen. Im Vergleich mit der wohlbekannten Einzelbeaufschlagungsmethode ermöglicht ein neues Doppelbeaufschlagungsverfahren die Ermittlung von Wärmeübergangskoeffizienten auf beiden Seiten der Wärmetauschertrennwand in nur einem Versuchslauf, da die Temperaturen beider, den Wärmetauscher durchströmenden Medien gemessen werden.Die experimentelle Technik, das Datenkollokationsverfahren und das Berechnungsverfahren wurden ausgehend von der analytischen Lösung für das Übertragungsverhalten eines Gas/Gas-Kreuzstrom-Wärmetauschers mit endlicher Wärmekapazität der Wand entwickelt bzw. abgeleitet.

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Further consideration to the determination of viscometric data from the Brookfield Synchro-Lectric Viscometer

Summary Techniques for obtaining the apparent viscosity of non-Newtonian materials from the Brookfield Synchro-Lectric Viscometer are discussed for rotating discs, spheres, and cylinders. Results from approximate methods, suitable for hand calculation, and from computer programs applied to data obtained from various test fluids are compared with viscometric results from other commercial rheometers. It is shown that both the results from the approximate methods used, and from the computer programs are in good agreement with the known fluid behaviour, and that the approximate methods provide a simple means of obtaining reliable viscometric data. The computational methods used for spheres and discs give better agreement with the known viscometric liquid behaviour but may suffer somewhat on comparison with the approximate methods, due to the extra sophistication in their implementation.

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Zusammenfassung Es werden Methoden zur Berechnung der Viskosität nicht-newtonscher Flüssigkeiten aus Messungen mit dem Brookfield-(Synchro-Lectric-)Viskosimeter für rotierende Scheiben, Kugeln und Zylinder diskutiert. Die Ergebnisse der Anwendung von Näherungsmethoden, wie sie für Rechnungen von Hand geeignet sind, und von Computer-Programmen auf verschiedene Testflüssigkeiten werden mit den Ergebnissen von Viskositätsmessungen mittels anderer kommerzieller Rheometer verglichen. Es wird gezeigt, daß sowohl die Ergebnisse der Näherungsmethoden als auch der Computerprogramme sich in guter Übereinstimmung mit dem bekannten viskosimetrischen Verhalten der Flüssigkeiten befinden und die Näherungsmethoden ein einfaches Mittel zur Gewinnung zuverlässiger Viskositätsdaten darstellen. Die Computermethoden ergeben für Kugeln und Scheiben zwar eine bessere Übereinstimmung mit dem bekannten Viskositätsverhalten, doch sind sie im Vergleich zu den Näherungsmethoden im Nachteil im Hinblick auf den höheren Aufwand, der zu ihrer Durchführung nötig ist.

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With 14 figures and 1 table     

On the concept of an equivalent column in the stability problem of compressed helical springs

Summary A more exact equivalent column for buckling of helical springs is introduced. It accounts for the pitch angle and possible buckling in two planes. Non-linear compression rigidity, local bending and shear rigidities as well as lower bounds for the mean values of these rigidities are established. The problem of anisotropy of buckling of helical springs is investigated in detail.

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Zum konzept äquivalenter stäbe für das knickproblem von Schraubenfedern

Übersicht Vorgeschlagen wird ein verbessertes Konzept äquivalenter Stäbe für die Knickung von Schraubenfedern. Der Steigungswinkel der Schraubenlinie sowie Knickung in zwei Ebenen werden berücksichtigt. Nichtlineare Drucksteifigkeit, lokale Biege- und Schubsteifigkeiten sowie untere Schranken für Mittelwerte dieser Steifigkeiten werden ermittelt. Das Problem der Anisotropie der Knickung von Schraubenfedern wird eingehend untersucht.

     

Effect of foundation nonlinearity on the nonlinear transient response of orthotropic shallow spherical shells

Summary Interaction of clamped orthotropic shallow spherical shells with nonlinear elastic foundations is studied under transient loads. The effect of softening and hardening foundation nonlinearities on the response behaviour of shallow shells has been investigated. Detailed analysis depicting the influence of hardening type foundation nonlinearity on the maximum response of orthotropic shallow spherical shells has been conducted. The numerical results suggest that for the shell-foundation interaction problems undergoing moderately large deformations, the nonlinear model for the foundation must be considered.

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Einfluß der Bettungsnichtlinearität auf die nichtlineare transiente Antwort von orthotropen, leicht gekrümmten Schalen

übersicht Es wird die Wechselwirkung eingespannter orthotroper, leicht gekrümmter Schalen mit nichtnichtlinearer elastischer Bettung unter transienter Belastung behandelt. Dabei wird der Einfluß der erweichenden und der verfestigenden Nichtlinearität der Bettung auf das Antwortverhalten der schwach gekrümmten Schalen untersucht. Speziell wird der Einfluß der verfestigenden Bettungsnichtlinearität auf extreme Antwortverhalten von orthotropen, schwach sphärischen Schalen im einzelnen analysiert. Die numerischen Ergebnisse machen deutlich, daß bei Wechselwirkungsproblemen von Schale und Bettung mit mäßig großen Deformationen das nichtlineare Modell der Einbettung betrachtet werden muß.

     

Stability of a linear second order system under random parametric excitation

Summary The stability of a linear second order system with small, random, Gaussian parametric excitation will be investigated. It will be shown that if the spectrum of the parameter variation is continuous near twice the natural frequency of the system, stability in mean square is only dependent upon the value of the spectral density at this part of the spectrum.

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Übersicht Es wird die Stabilität eines linearen Systems zweiter Ordnung mit kleiner, zufälliger, gaußischer Parametererregung untersucht. Dabei zeigt sich, daß die Stabilität im quadratischen Mittel nur von dem Wert der Spektraldichte in der Nähe der doppelten Eigenfrequenz des Systems abhängt, sofern das Spektrum der Parametererregung in diesem Bereich stetig ist.

     

Über die Berücksichtigung der Schubverzerrung in ebenen Platten

Zusammenfassung Ausgehend von einem kinematischen Schema wird eine Methode entwickelt, welche es möglich macht, den Anschluß der technischen Festigkeitslehre an die mathematische Elastizitätstheorie zu bewerkstelligen. Ganz wie in der Methode von Lagrange nur mit Kinematik und Energiebegriff gearbeitet wird, werden die Gleichungen aus dem Prinzip der virtuellen Verschiebungen hergeleitet.Die Randbedingungen brauchen dabei nicht von vornherein im kinematischen Ansatz schon befriedigt zu sein; das Verfahren ist so geartet, daß man das Optimum der Näherung, das sich mit dem gewählten Ansatz überhaupt erreichen läßt, auch wirklich erhält. Von großer praktischer Bedeutung wird die Schubkorrektion dann, wenn es sich um I-Profile handelt. Der Einfluß kann bei handelsüblichen Formen 10 bis 30 % betragen.     

Shear band analysis for granular materials: The question of incremental non-linearity

Summary Shear band analysis is a theoretical approach for the phenomenon of deformation localization, a characteristic aspect of rupture in geomaterials. It is closely related to advanced soil modelling, because the constitutive equations describing the material behaviour play the central role in that analysis. One of the basic features of geomaterials' behaviour is non-reversibility. Soil models have to incorporate some kind of incremental non-linearity to take irreversibility into account. Depending on the actual type of the considered non-linearity shear band analysis must be conducted in different ways. The basic equations of shear band analysis are presented, introducing a comprehensive discussion of the different cases to be considered with respect to the different types of non-linearity incorporated in the formulation of constitutive equations.

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Scherfugenanalyse für granulare Stoffe: Die Frage inkrementeller Nichtlinearität

Übersicht Die Scherfugenanalyse ist ein theoretischer Ansatz für das Phänomen der Lokalisierung von Verformungen, welches für den Bruch von geologischem Material charakteristisch ist. Die Scherfugenanalyse steht in engem Zusammenhang mit der Modellierung des Stoffverhaltens von Böden, da die Stoffgleichungen eine zentrale Rolle bei dieser Analyse spielen. Ein Grundmerkmal von geologischen Stoffen ist die Irreversibilität. Deshalb müssen Stoffmodelle für Böden in irgendeiner Weise inkrementelle Nichtlinearität beinhalten. In Abhängigkeit von der Art der Nichtlinearität muß die Scherfugenanalyse auf verschiedenen Wegen durchgeführt werden. Die Grundgleichungen der Scherfugenanalyse werden vorgestellt. Umfassend werden die Fallunterscheidungen erörtert, die bei den unterschiedlichen Arten der Nichtlinearität zu beachten sind.

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Presented at the workshop on Limit Analysis and Bifurcation Theory, held at the University of Karlsruhe (FRG), February 22–25, 1988     

Measurements in a natural convection loop

Fluid temperature measurements are reported for a natural convection loop operating in the steady state regime. Averaged and fluctuating measurements were made for a toroidal thermosyphon oriented in the vertical plane that was heated over the lower half and cooled over the upper half. The measurements were made along the tube diameter at the entrance and exit of the heating sections for heat inputs from 1400 to 8410 w/m². The amplitude of the temperature fluctuations exceeded 10 °C near the inner walls indicating the effects from recirculating flow regions at the entrances to the heating and cooling sections.

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Messungen in einem Kreislauf mit Naturumlauf

Zusammenfassung Es wird über Messungen der Fluid-Temperatur in einem mit freier Konvektion stationär betriebenen Kreislauf berichtet. Die Messungen wurden bei leichten Fluktuationen an einem toroidalen Thermosyphon mit vertikaler beheizter Platte durchgeführt, bei dem die untere Hälfte beheizt und die obere gekühlt war. Die Temperaturenmessungen wurden über den Rohrdurchmesser am Eintritt und Austritt der beheizten Strecke für Wärmestromdichten von 1400-8410 w/m² durchgeführt. Die Amplituden der Temperaturfluktuationen überstiegen 10 K in der Nähe der inneren Wand und zeigten dabei Rezirkulationseffekte der Strömung am Eintritt des beheizten und des gekühlten Abschnitts an.