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Limit and shakedown analysis are effective methods for assessing the load carrying capacity of a given structure. The elasto–plastic behavior of the structure subjected to loads varying in a given load domain is characterized by the shakedown load factor, defined as the maximum factor which satisfies the sufficient conditions stated in the corresponding static shakedown theorem. The finite element dicretization of the problem may lead to very large convex optimization. For the effective solution a basis reduction method has been developed that makes use of the special problem structure for perfectly plastic material. The paper proposes a modified basis reduction method for direct application to the two-surface plasticity model of bounded kinematic hardening material. The considered numerical examples show an enlargement of the load carrying capacity due to bounded hardening.
Structural design analyses are conducted with the aim of verifying the exclusion of ratchetting. To this end it is important to make a clear distinction between the shakedown range and the ratchetting range. The performed experiment comprised a hollow tension specimen which was subjected to alternating axial forces, superimposed with constant moments. First, a series of uniaxial tests has been carried out in order to calibrate a bounded kinematic hardening rule. The load parameters have been selected on the basis of previous shakedown analyses with the PERMAS code using a kinematic hardening material model. It is shown that this shakedown analysis gives reasonable agreement between the experimental and the numerical results. A linear and a nonlinear kinematic hardening model of two-surface plasticity are compared in material shakedown analysis.
In the new European standard for unfired pressure vessels, EN 13445-3, there are two approaches for carrying out a Design-by-Analysis that cover both the stress categorization method (Annex C) and the direct route method (Annex B) for a check against global plastic deformation and against progressive plastic deformation. This paper presents the direct route in the language of limit and shakedown analysis. This approach leads to an optimization problem. Its solution with Finite Element Analysis is demonstrated for mechanical and thermal actions. One observation from the examples is that the so-called 3f (3Sm) criterion fails to be a reliable check against progressive plastic deformation. Precise conditions are given, which greatly restrict the applicability of the 3f criterion.
Limit loads can be calculated with the finite element method (FEM) for any component, defect geometry, and loading. FEM suggests that published long crack limit formulae for axial defects under-estimate the burst pressure for internal surface defects in thick pipes while limit loads are not conservative for deep cracks and for pressure loaded crack-faces. Very deep cracks have a residual strength, which is modelled by a global collapse load. These observations are combined to derive new analytical local and global collapse loads. The global collapse loads are close to FEM limit analyses for all crack dimensions.
Fatigue analyses are conducted with the aim of verifying that thermal ratcheting is limited. To this end it is important to make a clear distintion between the shakedown range and the ratcheting range (continuing deformation). As part of an EU-supported research project, experiments were carried out using a 4-bar model. The experiment comprised a water-cooled internal tube, and three insulated heatable outer test bars. The system was subjected to alternating axial forces, superimposed with alternating temperatures at the outer bars. The test parameters were partly selected on the basis of previous shakedown analyses. During the test, temperatures and strains were measured as a function of time. The loads and the resulting stresses were confirmed on an ongoing basis during performance of the test, and after it. Different material models were applied for this incremental elasto-plastic analysis using the ANSYS program. The results of the simulation are used to verify the FEM-based shakedown analysis.
Improved collapse loads of thick-walled, crack containing pipes and vessels are suggested. Very deep cracks have a residual strength which is better modelled by a global limit load. In all burst tests, the ductility of pressure vessel steels was sufficiently high whereby the burst pressure could be predicted by limit analysis with no need to apply fracture mechanics. The relative prognosis error increases however, for long and deep defects due to uncertainties of geometry and strength data.
AP 1 : Verknüpfung der organisatorischen Bildung von Modulen mit der Umstellung auf ein Leistungspunktesystem ; Abschlussbericht. Einleitung, Auswahl eines Leistungspunktesystems, Bedingungen bei der Einführung von ECTS, Verknüpfung der Kriterien Learning Outcomes und Workload, Konzeption eines Studiengangs, Erfassung der Arbeitsbelastung Studierender, Ergebnisse der Umfrage zu allgemeinen Kompetenzen, Diploma Supplement, Öffentlichkeitsarbeit
Zur Bedeutung der Workload
(2005)
Bei der Einführung von Bachelor- und Masterstudiengängen sind die entsprechenden gesetzlichen Anforderungen zu beachten sowie die Anforderungen von Akkreditierungsrat und Akkreditierungsagentur. Bachelor- und Masterstudiengänge müssen modularisiert sein und in ein Leistungspunktesystem integriert. Die Leistungspunkte müssen auf der tatsächlichen Arbeitsbelastung der Studierenden basieren. Bei der Konzeption von Bachelor- und Masterstudiengängen soll zunächst eine Bedarfsermittlung erfolgen. Besteht ein Bedarf, soll ein Abschlussprofil basierend auf den Kompetenzen (besondere Beachtung verdienen die Schlüsselqualifikationen), über die der Absolvent verfügen soll, erstellt werden. Aus diesem wird ein Curriculum mit Modulen abgeleitet. Die Module werden mit Leistungspunkten versehen und auf einem Modulbogen zwecks Transparenz beschrieben. Dabei ist der Paradigmenwechsel vom Lehrenden zum Lernenden zu beachten – Lernergebnisse statt Lernziele. Die Lernergebnisse werden mittels Kompetenzen ausgedrückt. Der Studiengang wird des weiteren im Diploma Supplement, welches der Studierende bei Abschluss zusätzlich zum Zeugnis erhält, dokumentiert. ECTS ist aber auch mit weiteren Auflagen verbunden. Noch herrührend von ECTS als reinem Transfersystem müssen beim Austausch von Studierenden die Formulare ECTS Application, Learning Agreement und Transcript of Records vom Fachbereich in Abstimmung mit der jeweiligen Partnerhochschule ausgefüllt werden, (siehe Anlagen 4 und 5). Zur Information aller Studierenden sollen die folgenden Dokumente bereitstehen: Ein Ratgeber für Gaststudierende, eine Beschreibung der Hochschule und der Fachbereiche (nach bestimmten Kriterien) sowie Beschreibungen aller Module (siehe Anlage). Die Fachhochschule hat diese Informationen schon zum größten Teil auf ihrer Website dargestellt. Wichtig ist die Pflege der Daten, die von den einzelnen Fachbereichen bzw. den Lehrenden übernommen werden muss, da nur sie die Richtigkeit und Aktualität der Daten gewährleisten können.