Die Arbeitsgruppe Technisch-physikalische Untersuchungen - TPU -
Was waren das nur für aufwändige und verbissene Testreihen nach 1870 als es darum ging, für zukünftige Festungsbauten und Kriegsschiffe den optimalen Panzerschutz zu entwickeln. Insbesondere die richtige Eisenzusammensetzung für Schartenplatten und Panzertürme herauszufinden, erforderte unendliche Versuche.
Jetzt lese ich gerade in einem Fachartikel, dass das Düsseldorfer Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) über Panzer von Krustentieren forscht, oder wissenschaftlich ausgedrückt: über biologische Nano-Verbundwerkstoffe. Es soll herausgefunden werden, warum die über einen Zeitraum von 600 Millionen Jahre entwickelten Panzer so leicht und hart zugleich sind und die Erkenntnisse auf den Stahl übertragbar sind. Mit insgesamt 1,55 Millionen Euro wird ein Projekt zur Werkstoff-Simulation begonnen. Bei dem Vorhaben sollen mit Hilfe von Computern Eigenschaften des Stahls vorhergesagt werden, die man sonst nur in aufwändigen Testreihen ermitteln könnte.
Hat sich damit nicht die oben rechts zitierte Erkenntnis des genialen Leonardo da Vinci wieder einmal voll bestätigt und ist diese als Motto für unsere jetzt aufzustellende Arge TPU nicht am richtigen Platz ?
Simulationen werden heute in der Forschung mit großem Erfolg durchgeführt und sollen auch uns verstärkt bei unseren Untersuchungen helfen neben Experimenten und Modellstudien .
Zu den vielfältigen Themen, denen sich die TPU in nächster Zeit widmen wird, finden sich u.a. auch Fragen wie beispielsweise:
- Welche Mauerwerksarten im klassischen Festungsbau haben sich unter den Gesichtspunkten Materialauswahl und Konstruktion besonders bewährt?
- Kann man bei ehemaligen Westwallbauten, die noch im Zustand der „Erstsprengung" sind, anhand des Trümmerbildes Art, Anzahl und Platzierung der ehemals verwendeten Ladung bestimmen? Wenn ja, welche Handhabung war am effizientesten? Lassen sich daraus Rückschlüsse auf Konstruktionsmängel ziehen, auch wenn es sich nach den Regeln der klassischen Statik um sog. negative Beanspruchungen handelt?
- Kann man anhand eines in einer Festungswand verbliebenen Projektils den Standort des ehemaligen Geschützes bestimmen?
- Welchen Beanspruchungen waren Soldaten ausgesetzt, die in Festungen längeren Schwingungen und Vibrationen ausgesetzt waren. Ist für diese Untersuchung die Methode der finiten Elemente anwendbar?

Zunächst ein paar Gedanken zur Sprengung der Westwallbunker:

Allgemein gilt: Bunker sind allseitig geschlossene biegesteife Baukörper, in vielen Fällen auch erdangeschüttet, die explizit ausgelegt sind, dynamischen Beanspruchungen zu widerstehen.

Es soll im physikalischen Experiment drei Behauptungen französischer Pioniere bei der Zerstörung von Westwallwerken untersucht werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Erfahrungen, die zu den hier aufgestellten Thesen führten, bei der Zerstörung von Anlagen am Oberrhein gewonnen wurden

 

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Behauptung 1:Die Anordnung einer Ladung im Bauwerkszentrum bewirke zwar eine starke Zerstörung, erfordere aber eine starke Ladung.

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Behauptung 2: Die Anordnung mehrerer kleinerer Ladungen auf der gesamten Bauwerksgrundfläche hebe die Decke an und lasse diese dann sich auf den nicht gestürzten Wänden wieder absetzen (ungenügende Zerstörung).

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Behauptung3: Eine oder mehrere Ladungen, an einer Innenseite des Bauwerks konzentriert, löst die größte Zerstörung bei kleinster Ladungsmenge aus (optimales Sprengverfahren).

Für die Untersuchung wären folgende Möglichkeiten denkbar:
- Das Sprengbild eines Bauwerkes mit „Erstsprengzustand" ( alle Träger sind noch vorhanden) wird
  erfasst
- Ein EDV- gestütztes Modell wird aufgefahren
- Alternativ dazu oder auch zur Sicherung der EDV-Simulation werden kleine Modelle aus
  Feinschichtbeton erstellt und diese dann einem gesteuerten Überdruckereignis bis zur Zerstörung
  ausgesetzt.
Die Methode der finiten Elemente
Für das Schwingverhalten von Strukturen mit komplexer Geometrie, wie beispielsweise dem Bewegungsapparat, gibt es nur in Ausnahmefällen analytische Lösungen.
Deshalb weicht man auf numerische Näherungsmethoden aus. Eine der Bekanntesten ist die Methode der finiten Elemente. Dabei wird die komplexe Struktur im Modell in endliche Teilstücke (finite Elemente) zerlegt, für die jeweils eine Lösung angegeben werden kann. In der finiten Elemente Rechnung werden die tatsächlichen Strukturen aus diesen Elementen zusammengefügt und lassen sich so als Ganzes berechnen.

Was ist Simulation?

Simulation ist die Nachbildung eines dynamischen Prozesses in einem Modell, um zu Erkenntnissen zu gelangen, die auf die Wirklichkeit übertragbar sind.
Modellmöglichkeiten sind:
- das mathematische Modell
- das physikalische Modell
- das Funktionsmodell