Der Nachweis einer ausreichenden Betriebsfestigkeit von Schiffskonstruktionen gewinnt immer mehr an Bedeutung, um frühzeitig Rissschäden zu vermeiden. Dabei treten folgende Probleme auf: Die Festlegung der relevanten Belastungen ist durch die stochastische Natur des Seegangs sowie durch gleichzeitig wirkende zyklische Lastprozesse sowie durch Überlagerung globaler und lokaler Lastanteile sehr schwierig. Die Schiffskonstruktion ist sehr komplex, was den Einsatz der Methode der finiten Elemente erfordern kann und die Ermittlung der lokalen Beanspruchungen in den einzelnen Bauteilen und Strukturdetaails erfordert spezielle Berechnungstechniken und Modellierungsregeln. Dabei werfen insbeondere Schweißkonstruktionen besondere Probleme auf. Zur Berechnung werden das Nennspannungskonzept sowie das Strukturspannungs- oder Hot-Spot-Konzept angewendet. Beide Konzepte werden im Beitrag kurz erläutert, wobei eingeschätzt wird, daß das Strukturspannungskonzept vorteilhafter in der Anwendung ist. Um die Schwankungsbreite der Ergebnisse nach diesem Verfahren zu verringern, sind Modellierungsregeln für die Modellierung von Schweißkonstruktionen festgelegt worden, die im Beitrag ausführlich beschrieben werden. Dabei werden insbesondere die Schweißnahtübergänge an Ende eines angeschweißten Bauteils (zur Plattenoberfläche und zur Plattenkante) sowie entlang der Naht eines angeschweißten Bauteils (Nahtübergänge jeweils zur Platte sowie zum angeschweißten Bauteil) untersucht. Um den Berechnungsaufwand in Grenzen zu halten, werden möglichst grobe Modellierungen angestrebt, wobei zwei Arten der Finite-Elemente-Idealisierung verwendet werden, nämlich mit Hilfe von Platten- bzw. Schalenelementen und mit Hilfe von Volumenelementen.Die Modellierungsregeln für die verschiedenen vorher angeführten Nahtübergänge werden im Detail behandelt. Diese Regeln sind in den 'Designer's guide for structural stress approach to fatigue analysis of welded components' des Internationalen Schweißverbandes eingearbeitet. Zu einigen Problemen sind noch weitere Untersuchungen erforderlich, wie zum Beispiel zum Auftreten hoher Strukturspannungen an den Ecken der Platte bei Biegung des angeschlossenen Bauteils und zum Modellieren von Profilwulsten mit auf- oder angeschweißten Blechen.
Berechnung örtlicher Spannungen für Betriebsfestigkeitsanalysen
Calculation of local stress for fatigue strength analysis
HANSA. International Maritime Journal ; 138 , 12 ; 22-25
2001
4 Seiten, 5 Bilder, 8 Quellen
Article (Journal)
German
FORSCHUNG & LEHRE - TUHH - Berechnung örtlicher Spannungen für Betriebsfestigkeitsanalysen
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