Der im Journal of Low-Frequency Noise, Vibration and Active Control publizierte Artikel widmet sich der Frage, wie man Stöße eines Erdbebens auf einen Tank durch eine spezielle Lagerung reduzieren kann.
Die Gaußsche Abschluss Technik (Gaussian Closure Technique), ist eine numerische Technik um nichtlineare Verformungen, verursacht durch Vibrationen berechnen zu können. Diese Technik ist eine zweite Momenten Methode, die es erlaubt nichtlineares und hysteretisches Verhalten in einer großteils analytischen Weise zu behandeln.
Lineares Verhalten auf Materialien angewendet bedeutet, dass beim Zusammendrücken einer Feder die Kraft proportional zum Federweg ansteigt. Nichtlinear bedeutet, dass sich die Kraft nicht proportional zum Federweg verhält. Hysteretisch bedeutet, dass es bei einer konstanten Kraft zu einer Vergrößerung des Weges mit der Zeit kommt. Es tritt zum Beispiel ein plastisches „Fließen“ auf.
Nur ein Zeitschrittverfahren für die zeitliche Entwicklung der Momente erster und zweiter Ordnung muss numerisch durchgeführt werden. Die Anregung durch ein Erdbebenereignis wird durch ein weißes Rauschen simuliert, dass durch einen differentiellen Filter der zweiten Ordnung gefärbt wird. Weißes Rauschen hat den Vorteil, dass alle Frequenzen darin vorkommen. Die Amplitude des Rauschens ändert sich langsam mit der Zeit durch Verwendung eines Fensters. Die angeregte Struktur ist ein Tank der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Der Tank ruht auf einem sich hysteretisch verhaltenden Fundament, welches mit dem Modell von Bouc beschrieben wird.
Hysteretisch ist in diesem Fall wichtig, da es die Kräfte, die in die Struktur eingeleitet werden begrenzt. Mittels der Hysterese sollen die Kräfte, die in die Struktur eingeleitet werden, reduziert werden. Der Tank selbst wird durch ein einfaches Modell mit drei Freiheitsgraden simuliert.
Mittels der Simulationen ist es möglich die Kräfte und Verschiebungen eines flüssigkeitsgefüllten Tanks unter der Einwirkung von Erdbeben vorherzusagen.
Waubke, Holger; Kasess, Christian (2022): “Gaussian closure technique for a simple tank model with non-zero mean random load and elasto-plasticity”, in: Journal of Low-Frequency Noise, Vibration and Active Control, Vol. 0(0) 1–29
https://doi.org/10.1177/14613484221141218