3D-Analyse beliebiger Schalenstrukturen zur schädigungsorientierten Simulation von Spannungskonzentrationen

In diesem Beitrag wird die Formulierung eines isoparametrischen, vierknotigen Schalenelementes mit Rotationsvariablen unter Verwendung hyperelastischer Werkstoffmodelle vorgestellt. Zur Simulation komplexer Spannungsverteilungen über die Dicke kommt eine Mehrschichtenkinematik zur Anwendung. Von Vorteil erweist sich dabei die Transformation des Schalenelementes in ein gleichwertiges Volumenelement. Um den numerischen Aufwand solch komplexer Analysen in Grenzen zu halten, werden h-adaptive Simulationsstrategien zur Netzverfeinerung in Schalendickenrichtung verwendet. Zur numerischen Umsetzung der adaptiven Strategien werden diskrete Übergangsbedingungen für hängende Knoten formuliert.