Global structural analyses in civil engineering are usually performed considering linear-elastic material behavior. However, for steel structures, a certain degree of plasticization depending on the member classification may be considered. Corresponding plastic analyses taking material nonlinearities into account are effectively realized using numerical methods. Frequently applied finite elements of two and three-dimensional models evaluate the plasticity at defined nodes using a yield surface, i.e. by a yield condition, hardening rule, and flow rule. Corresponding calculations are connected to a large numerical as well as time-consuming effort and they do not rely on the theoretical background of beam theory, to which the regulations of standards mainly correspond. For that reason, methods using beam elements (one-dimensional) combined with cross-sectional analyses are commonly applied for steel members in terms of plastic zones theories. In these approaches, plasticization is in general assessed by means of axial stress only. In this paper, more precise numerical representation of the combined stress states, i.e. axial and shear stresses, is presented and results of the proposed approach are validated and discussed.
Die geometrische Modellierung hat in den Ingenieurwissenschaften eine große Bedeutung erlangt. Die Visualisierung von zwei- oder dreidimensionalen Problemstellungen ist aus heutigen Anwendungen nicht mehr wegzudenken. Zunehmend rücken Aufgabenstellungen aus dem Bereich der geometrischen Modellierung in den Vordergrund, die über die etablierten Dimensionen 1-3 hinausgehen und die nicht mehr rein geometrischer Natur sind. Hierzu zählen Aufgabenstellungen aus den Bereichen numerische Simulation, Parameteridentifikation und Strukturanalyse. Auf diese nicht-geometrischen Aufgabenstellungen sollen geometrische Verfahren, wie z.B. Triangulation, konvexe Hülle, geometrischer Schnitt und Interpolation angewendet werden. Hierzu werden diese Algorithmen, die alle auf der klassischen Geometrie des euklidischen Raumes beruhen, auf ihre Übertragbarkeit hin analysiert und überarbeitet. Am Beispiel einer Parameteridentifikation wird eine systematische Vorgehensweise vorgestellt, die es ermöglicht, trotz weniger Versuchsrechnungen den Bereich der in Frage kommenden Parameter umfassend zu beschreiben. Dies ermöglicht ein besseres Verständnis der Zusammenhänge der Parameter untereinander. Häufig existieren mehr als eine Parameterkombination, so daß diese eine Isolinie formen, die ihrerseits unendlich viele Lösungen des gestellten Problemes im Untersuchungsgebiet beschreibt.