Automatisierte Auswertung der Betriebsfestigkeit für Druckbehälter

 
Sind Bauteile zyklischen Lasten ausgesetzt, können sie ermüden, d.h. sie können auch bei Lasten unterhalb der statischen Festigkeitskennwerte versagen. Die voraussichtliche Lebensdauer eines Bauteils kann praktisch (durch Versuche) oder auch rechnerisch ermittelt werden. Die rechnerische Ermüdungslebensdauer bietet die Vorteile, dass sie weniger zeit- und kostenintensiv ist als Versuche und kritische Stellen aufzeigen kann.

Optimierte Varianten und ihr Einfluss auf die Lebensdauer können schnell und kostengünstig durchgerechnet werden.

Für die rechnerische Ermittlung der Ermüdungslebensdauer gibt es Vorschriften in zahlreichen Normen und Regelwerken. Der Aufwand hängt hierbei u.a. von folgenden Faktoren ab:

• Anzahl Transienten (zeitlicher Verlauf der Last)
• Anzahl auszuwertender Stellen
• Anzahl unterschiedlich großer Schwingspiele (Lastkollektiv)

Da eine händische Auswertung einen hohen Aufwand bedeuten kann und fehleranfällig ist, hat Merkle & Partner diese Abläufe automatisiert. Das Tool liest Ergebnisdateien einer transienten FE-Rechnung aus und führt die Berechnung der Ermüdungslebensdauer automatisch durch. Als Ergebnis werden die Gesamtschädigungskennzahl sowie die Teilschädigungskennzahlen ausgegeben. Der Anwender muss nur wenige Eingaben machen wie z.B. die Festigkeitskennwerte, die Oberflächenrauhigkeit und die Zyklenzahlen der Transienten.

Mit dem Tool kann die Auswertung nach folgenden Normen erfolgen:

✓ DIN EN 13445
✓ ASME, Sec. VIII, Div. 2
✓ ASME, Sec. III
✓ DIN EN 12952

Wichtig bei der Bestimmung der Ermüdungslebensdauer ist auch das Zählverfahren. Mithilfe eines Zählverfahrens soll aus dem Spannungs-Zeit-Verlauf ein Spannungskollektiv gewonnen werden. Ein Spannungskollektiv gibt an, welche Spannungsschwingbreiten wie häufig auftreten. Ein weit verbreitetes und gutes Zählverfahren ist das Rainflow-Verfahren. Jedoch ist dies nur zulässig bei konstanten Hauptspannungsrichtungen. In den Normen werden jedoch auch alternative Zählverfahren angegeben, die auch bei nicht konstanten Hauptspannungsrichtungen verwendet werden können. Dieser Einfluss wird bei der automatisierten Auswertung berücksichtigt.

 

Haben Sie Bauteile, die zyklisch beansprucht werden und schwierig auszuwerten sind?

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Ihr Ansprechpartner:
Alexander Haas
Bereichsleitung Strukturmechanik (HH)
Tel.: +49 (0)40 3037766-01
E-Mail: a.haas@hh.merkle-partner.de

 
 

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