FEM Materialbibliothek Multiplas

Nichtlineare FEM Materialmodelle für duktile und spröde Materialien

MULTIPLAS ist eine FEM Materialbibliothek für nichtlineare FEM-Berechnungen in ANSYS, LS-DYNA und SLang für Mauerwerk, Boden, Fels, Sand, Beton, Stahlbeton, Stahl, Holz, Mörtel und Stein. Die elastoplastischen Materialmodelle bieten die Möglichkeit, nichtlineare Effekte zahlreicher künstlicher und natürlicher Baustoffe aus der Geotechnik, dem Bauwesen oder dem Maschinenbau zu berücksichtigen. Die Materialmodelle beruhen auf elasto-plastischen Fließfunktionen mit assoziierten und nichtassoziierten Fließregeln. Die FEM Programmierung zeichnet sich durch einen leistungsfähigen und robusten Algorithmus zur Verarbeitung ein- und mehrflächiger Plastizität aus. Eine Besonderheit der Materialmodelle liegt in der Kopplung isotroper und anisotroper Fließbedingungen, die vom Anwender in vielfältiger Weise verknüpft werden können. Dabei können bis zu 4 Trennflächenscharen definiert werden.

Folgende Werkstoffe können mit den verfügbaren Materialmodellen simuliert werden:

geklüfteter Fels - Mohr-Coulomb, Zugspannungsbegrenzung
Fels/Stein - Mohr-Coulomb isotrop, Zugspannungsbegrenzung
Trennflächen, Fugen - Mohr-Coulomb anisotrop, Zugspannungsbegrenzung
Beton, Stahlbeton - Mörtel, Drucker-Prager singulär
Mauerwerk - Drucker-Prager, Ganz, Mann
Boden/Sand - Drucker-Prager
Stahl, Tresca - v.Mises
Holz - Tsai / Wu

In den Materialmodellen können folgende Phänomene berücksichtigt werden:

isotrope / anisotrope Plastizität
assoziierte / nicht assoziierte Plastizität, Steuerung des Dilatanzverhaltens
Ver- und Entfestigung, Restfestigkeiten
Rissmodellierung fest oder rotierend
Temperaturabhängigkeit

Im Postprozessing können neben den plastischen Dehnungen auch die plastischen Aktivitäten ausgegeben werden. Die plastischen Aktivitäten dienen der Darstellung welches Fließkriterium an dem jeweiligen Strukturbereich aktiv, d.h. verletzt ist. Hieraus sind Schlussfolgerungen über die Art und Ursache der Lastumlagerungen möglich.

Die Materialmodelle sind sowohl in Volumenelementen als auch in Schalen- oder Plattenelementen verfügbar. Die erfolgreichen praktischen Anwendungen der Materialmodelle erstrecken sich von nichtlinearen Mauerwerksberechnungen oder Betonberechnungen bis zu Standsicherheitsberechnungen im Boden oder geklüfteten Fels.