logo

 

FEM-BEM-Programm DYBAST-3D

DYBAST-3D ist ein Programmsystem zur dynamischen Analyse ein- bis dreidimensionaler Strukturen wie z.B. Bauwerke mit besonderer Berücksichtigung des geschichteten Baugrundes. Die dynamische Analyse bezieht sich auf die Ermittlung der linearen Antwort von Strukturen im Zeit- und Frequenzbereich. Das Programmsystem wurde vom Ingenieurbüro SRD-Berlin (Dr. Sarfeld) und unserem Büro dem Ingenieurbüro Faust und Fritsche in Berlin entwickelt.

Die Tabelle 1 zeigt einen Auschnitt der wichtigsten FEM-Elementtypen, die in DYBAST-3D implementiert sind. Durch die in DYBAST-3D eingebetteten Randelemente ist es möglich das Schwingungsverhalten, die Wellenausbreitung und die damit verbundene Energietransmission eines homogenen oder horizontal geschichteten Untergrundes wirklichkeitsnah wiederzugeben. Die Verbindung der FE-Methode mit der Randelementmethode (s. Tabelle 2) ermöglicht es für zwei- wie auch dreidimensionale Aufgabenstellungen, Rechenmodelle zu bilden, die neben dem Bauwerk auch einen horizontal geschichteten Baugrund erfassen.

 

Scheiben-Element 2D Solid-Element mit 4-9 Knoten
Das Solid-Element ist im x-y Raum definiert und wird für den
  • ebenen Verzerrungszustand
  • ebenen Spannungszustand
  • achsensymmetrische Zustand
eingesetzt werden. Es kann mit den viskosen Randelementen und den transmitting boundary Elementen verbunden werden. (siehe Anwendungsbeispiel)
Platten-Element 3D Platten-Element mit 4 Knoten
Das Platten-Element mit einem translatorischen und 2 rotatorischen Freiheitsgraden ist im x-y Raum definiert und wurde auf der Grundlage eines hybriden Spannungsmodells hergeleitet. Es kann zur Modellierung von Fundamentplatten mit einem geschichteten Baugrund eingesetzt werden.
Schalen-Element 3D ebenes Schalen-Element mit 4 Knoten
Das Schalen-Element ist im x-y-z Raum definiert und wurde auf der Grundlage eines hybriden Spannungsmodells hergeleitet. Es besitzt 3 translatorische und 3 rotatorische Freiheitsgrade pro Knoten.
Volumen-Element 3D Volumen-Element mit 8 Knoten
Das Volumen-Element ist im x-y-z Raum definiert, es weist einen trilinearen Verschiebungsansatz auf und kann mit dem 3D viskosen Randelementen verbunden werden. Es hat 3 translatorische Freiheitsgrade pro Knoten.
Feder-Dämpfer-Element 3D Feder-Dämpfer-Element mit 2 Knoten
Das Feder-Dämpfer-Element ist im x-y-z Raum definiert und hat 6 Freiheitsgrade pro Knoten. Die Feder-Dämpfer Komponenten sind lokal auf das x-h-z bezogen
Balken-Element 3D Balken-Element mit 2 Knoten
Das Balken-Element ist im x-y-z Raum definiert und hat 6 Freiheitsgrade pro Knoten. Die Schubdeformationen und Drehträgheiten können mit erfaßt werden. Das Element entpricht einem Timoshenko-Balken. Die Hauptachsen werden durch die Knoten 1-2-3 definiert.
Massen-Element 3D diskretes Massenelement mit 1 Knoten
Das Massenelement ist in der x-y Ebene definiert und hat 3 Freiheitsgrade pro Knoten {u, v, fz}. Die angegebenen Massen werden diagonal auf der globalen Massenmatrix assembliert mit translatorischen und rotatorischen Komponenten.

 

In diesem Abschnitt sind Elemente zum Modellieren eines geschichteten Baugrundes bzw. die Verbundmodelle von FEM-Elementen mit Randelementen aufgeführt.
transmitting boundary 2D transmitting boundary element
Das Randelement ist in der x-y Ebene definiert und hat eine variable Anzahl von Knoten. Alle Wellentypen in der 2D-Ebene können mit diesem Element abgebildet werden. Es wird in Zusammenhang mit den ebenen Scheibenelemente eingesetzt. Anwendungsbeispiel
Plattenelement auf Halbraum 3D Plattenelement auf dem Halbraum
Mit diesem Element können starre und elastische Plattenstrukturen in beliebiger Anordnung im Zusammenwirken mit dem Baugrund analysiert werden. (siehe Anwendungsbeispiel)
3D Halbraumelement 3D Halbraumelement
Das Halbraumelement kann zur Erzeugung von dreidimensionalen Einflußfunktionen eines horizontal geschichteten oder homogenen Baugrundes eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es für die Kopplung des starren und elastischen Plattenelementes mit dem Baugrund vorgesehen. Die Einflußfunktionen werden für die unbekannten Sohlspannungen unter der Fundamentplatten benötigt. Um geschichtete Medien im Zusammenhang mit starren oder elastischen Platten auf dem Baugrund zu analysieren, müssen die zugehörigen Einflußfunktionen entweder als Data-Tape oder es muß eine Datei mit den Daten des geschichteten Halbraumes zur Verfügung gestellt werden. (siehe Anwendungsbeispiel)
viskoses Randelement 3D 3D viskoses Randelement mit 4 Knoten
Dieses Element ist im x-y-z Raum definiert und weist die gleichen Eigenschaften wie das 2d viskose Element auf.
viskoses Randelement 2D 2D viskoses Randelement mit 2-3 Knoten
Dieses Element ist in der x-y Ebene definiert und kann für Problemstellungen mit unendlich ausgedehnten Medien eingesetzt werden. Das Randelement kann Kompressions- und Scherwellen bei einem Einfallswinkel von 90o exakt transmittieren. Wellen, die unter einem Winkel von 90o einfallen, werden nur näherungsweise transmittiert. Dieses Element wird auch bei seismischen Analysen verwendet.

 

zur Baudynamik Seite       zur Eingangsseite