Forschungskolloquium: Vortrag von Dr.-Ing. Simon Klarmann von der RWTH Aachen zur störungsfreien Kopplung von Volumen- und Balkenkinematik

Wir laden Sie und Euch herzlich zum zweiten Vortrag im Rahmen des Forschungskolloquiums für Abschlussarbeitende, Doktoranden und Habilitanden im Jahr 2026 ein. Dieser findet am Montag (ausnahmsweise!), den 19.01.2026 um 16:30 Uhr in Raum 1120 Kurt-Wolters-Straße 3 statt. Wir freuen uns, Herrn Dr.-Ing. Simon Klarmann (RWTH Aachen) als Gastvortragenden zu haben. Der Vortragstitel lautet:

„Zwischen Volumen- und Balkenkinematik: Ein Ansatz für einen störungsfreien Übergang“ 

Wirfreuen uns auf Ihr und Euer Kommen.

Zusammenfassung

Im Rahmen der Finite-Elemente-Methode zeichnen sich Balkenelemente insbesondere durch ihre hohe Effizienz bei der Modellierung von schlanken Tragwerken ab. Ihre Nachteile liegen jedoch in der Bestimmung effektiver Querschnittswerte und der fehlenden Möglichkeit, komplexe Spannungszustände in Diskontinuitätsbereichen abzubilden.
Querschnittswerte können an einem Volumenmodell ermittelt werden. Um hierbei keine zu steifen Ergebnisse zu erhalten, muss sichergestellt werden, dass sich der Querschnitt an der Lasteintragungsstelle verformen kann. Dies beinhaltet zum einen die Deformation infolge von Querkontraktion, und zum anderen die Verwölbung infolge von Schub oder Torsion.
Die Diskontinuitätsbereiche können durch ein Volumenmodell ersetzt werden. Auch hier ist es für den Anschluss eines Balkenelements erforderlich, dessen Kinematik auf das Volumenelement zu übertragen. Um einen störungsfreien Übergang zu erreichen, muss sich der Querschnitt am Übergang entsprechend deformieren können.
Zur Lösung beider Fragestellungen wird ein Übergangselement entwickelt. Hierzu wird der Bereich zwischen Balken- und Volumenmodell betrachtet. Die Balkenkinematik wird mit einem erweiterten Verschiebungsfeld angereichert, sodass sich an der Anschlussstelle des Balkens der Querschnitt frei deformieren kann. Weiterhin wird die schwache Form des Gleichgewichts in diesem Bereich betrachtet, bei der insbesondere die erforderlichen Randterme automatisch enthalten sind. Diese Randterme geben Aufschluss darüber, wie das erweiterte Verschiebungsfeld zu wählen ist und welche Anteile im Anschluss einen unerwünschten Beitrag zur virtuellen inneren Arbeit liefern. Die daraus resultierende Finite-Elemente-Formulierung ist in der Lage den erforderlichen Übergang störungsfrei abzubilden.