Anwendung der Mehrkörper-Dynamik auf Probleme des Stahlbaus Teil 3: Das Kontakt-Element zur Erfassung von Stoßmechanismen, Reibung, Schlupf und Verformungen zwischen zwei Körpern

Dynamische Untersuchungen außergewöhnlicher Ereignisse erlangen im Bauwesen wegen der immer leichteren und schlankeren Bauweise, insbesondere im Stahlbau, eine immer größere Bedeutung. Hierbei kommt es besonders auf die Erfassung des korrekten kinematischen Verhaltens der einzelnen Bauteile untereinander an. Infolge von Stoßlasten oder Dauerlasten mit deterministischen oder stochastischen Einwirkungen treten durch kräfteübertragende Kontaktflächen häufig nicht nur ebene Verschiebungen auf, sondern auch Abheben und Kippen. Ziel dieses Beitrages ist es, die Einsetzbarkeit der Methode der Mehrkörperdynamik für die Formulierung von Grenzzuständen bei Stahlkonstruktionen aufzuzeigen. Die Methode dient der Erfassung kinematischer Vorgänge, bei denen sich mit der Zeit die Geometrie oder die Systeme stark ändern, und ist ursprünglich im Maschinenbaubereich beheimatet. Die Methode der Mehrkörperdynamik in der Schreibweise von Wittenburg, die Grundlage für die Entwicklung des Mehrkörperprogrammsystems MEPHISTO ist, wurde im 1. Teil vorgestellt. Im 2. Teil wurden die beiden neuartigen Mehrkörpersystem-Modelle: die "nichtlineare Gelenk-Kopplung" für die Abbildung lokaler Versagensstellen in Konstruktionen, und das "vorgespanntes Seilmodell" für die Mehrkörpersystem-Modellierung von abgespannten Systemen beschrieben. In diesem Teil der Trilogie wird das spezielle Mehrkörpersystem (MKS) Modell "Kontakt-Element" vorgestellt, zur vollständigen Erfassung der Relativkinematik in einer Kontaktzone zwischen zwei Körpern.