Stabilitäts- und Zuverlässigkeitsanalyse von Kreiszylinderschalen unter Axialdruck bezogen auf zufällige geometrische Imperfektionen – Teil 1: Experimente, Simulationen und statistische Analysen/Structural stability and reliability of cylindrical shells under axial compression considering random geometric imperfections – Part 1: Experiments, simulations and statistical analyses

Zylindrische Schalen aus Stahl sind wegen ihres geringen Gewichts, der günstigen Produktionskosten und des großen Lagerraums sehr beliebt. Aufgrund der starken Empfindlichkeit der dünnwandigen Tragwerkstrukturen müssen jedoch neben der Verwendung einer nichtlinearen theoretischen Analyse auch die geometrischen Imperfektionen (Vorverformungen) der Schale berücksichtigt werden. Die geometrischen Imperfektionen von Zylinderschalen sind zufällig verteilt und normalerweise unbekannt. Die „ungünstigste“ Form der geometrischen Imperfektionen wird typischerweise für die Bemessung verwendet, jedoch können die realen geometrischen Imperfektionen auf diese Weise nicht genau beschrieben und quantifiziert werden. Im Rahmen eines DFG-Forschungsprojekts wurden axiale Druckversuche an Stahlzylinderschalen unterschiedlicher Größen und Werkstoffe durchgeführt. Die Prüfeinrichtungen und Messsysteme zur Untersuchung der geometrischen Imperfektionen und des Beulverhaltens wurden entwickelt und implementiert. Ein 3D-Laserscanner wurde verwendet, um die geometrischen Imperfektionen der zylindrischen Probekörper zu messen. Die Tragfähigkeit unter axialer Spannung von Zylinderschalen wurde durch numerische Methoden mit dem kommerziellen FE-Programm Abaqus untersucht. Durch eine statistische Analyse in Verbindung mit der Maximum-Entropie-Methode wurden die statistischen Eigenschaften der Beullastverteilung für zwei verschiedene Typen von Zylinderschalen ermittelt.