Spannungs- und Ermüdungsfestigkeits-Nachweise für Druckbehälter

Druckbehälter

Bei der Berechnung von Druckbehältern setzen wir da an, wo analytische Nachweis an ihre Grenzen stoßen, z.B. bei

Die für die Dimensionierung von Druckbehältern maßgebende Belastung ist, wie der Name schon sagt, der Druck. Hierbei kann es sich um inneren Überdruck aber auch um inneren Unterdruck (Vakuum) handeln. Neben der Druckbelastung können auch andere Lasten, wie z.B. Stutzenlasten, Windlasten, Erdbebenlasten oder Transportlasten relevant werden. In jedem dieser Fälle ist ein statischer Festigkeitsnachweis erforderlich. Bei häufig wechselnden Lasten (z.B. Druckschwankungen) muss zusätzlich ein Ermüdungsnachweis geführt werden.


Nachweise

Ein Druckbehälternachweis fängt in der Regel mit einem Spannungsnachweis der Druckhülle an. Dieser kann anhand einer linear-elastischen FE-Berechnung erfolgen. Die berechneten Spannungen werden durch Spannungskategorisierung bewertet (z.B. nach AD2000 S4). Diese Vorgehensweise bietet sich insbesondere bei dünnwandigen Bauteilen an. Alternativ kann der Nachweis auch anhand von nichtlinearen Berechnungen unter Berücksichtigung von elastisch-plastischem Materialverhalten erfolgen. Hierbei werden die Hauptstrukturdehnungen (z.B. gemäß DIN EN 13445) bewertet. Dieser Nachweis wird bei dickwandigen Bauteilen oder bei komplexen Spannungssituationen erforderlich, welche sich nicht eindeutig in eine Kategorie einteilen lassen. Bei Unterdruck oder hohen Druckspannungen wird zusätzlich ein Beulnachweis erforderlich.

Plastische Dehnung eines Spiralgehäuses Spannungsverteilung eines Spiralgehäuses

Plastische Dehnung eines Spiralgehäuses
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Spannungsverteilung eines Spiralgehäuses
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Beulform eines Druckbehälters Spannungen eines Druckbehälters

Beulform eines Druckbehälters
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Spannungsverteilung eines Druckbehälters
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Bei einem Ermüdungsfestigkeitsnachweis werden mit Hilfe von Wöhlerkurven die zulässigen Lastspielzahlen bei gegebener Last bzw. die zulässigen Lasten bei gegebener Lastspielzahl ermittelt. Für Druckbehälter wird ein Ermüdungsfestigkeitsnachweis je nach Norm bereits ab 500-1000 Lastwechseln gefordert. Des weiteren führen wir Schraubennachweise und Dichtigkeitsnachweise durch.
Bei Wind- oder seismischen Lasten wird meistens ein Standsicherheitsnachweis erforderlich. Hierbei wird nachgewiesen, dass der Druckbehälter unter den wirkenden Lasten seine Lage behält, nicht verrutscht oder umkippt und die Tragstruktur nicht versagt oder sich übermäßig verformt.

 

Normen

Druckbehälternachweise führen wir nach den gängigen Normen wie z.B. AD2000-Merkblätter oder DIN EN 13445-3 durch. Unsere FE-Berechnungen und die Ergebnisse werden ausführlich in prüffähigen Berichten dokumentiert.

 

Bei offnen Fragen kontaktieren Sie uns bitte und wir helfen Ihnen gerne weiter.