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On the treatment of finite rotations in the discretization of a geometrically exact beam model

Wasmer, Paul ORCID iD icon 1
1 Institut für Mechanik (IFM), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

This work examines the discretizations of finite rotations in the Finite Element Method and Isogeometric Analysis for geometrically exact beam theory. As demonstrated, classical discretization does not achieve optimal convergence behavior. Alternatively, projection-based elements and Gauss-Lobatto elements are explored for beam formulations using directors and quaternions. A formulation based on quaternions proves to be better suited due to its simpler discretization approach.


Volltext §
DOI: 10.5445/KSP/1000178526
Veröffentlicht am 12.08.2025
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Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Mechanik (IFM)
Publikationstyp Hochschulschrift
Publikationsjahr 2025
Sprache Englisch
Identifikator ISBN: 978-3-7315-1410-7
ISSN: 2363-4936
KITopen-ID: 1000178526
Verlag KIT Scientific Publishing
Umfang ix, 161 S.
Serie Schriftenreihe des Instituts für Mechanik, Karlsruher Institut für Technologie ; 13
Art der Arbeit Dissertation
Fakultät Fakultät für Bauingenieur-, Geo- und Umweltwissenschaften (BGU)
Institut Institut für Mechanik (IFM)
Prüfungsdaten 06.12.2024
Prüfungsdatum 06.12.2024
Schlagwörter Isogeometrische Analysis, Geometrisch exakter Balken, Simo-Reissner Balken, Projektions-basierte Finite Elemente, Rotationen, Quaternionen, isogeometric analysis, geometrically exact beam, Simo-Reissner beam, projection-based finite elements, rotations, quaternions
Nachgewiesen in OpenAlex
Relationen in KITopen
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