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Hallo und guten Morgen allerseits,

ich hoffe, dass mir hier jemand weiter helfen kann. In einem Anwendungsfall mit hohen Drücken werden bei uns Rohrgeometrien stark belastet. Allerdings von außen - standardmäßig steht wohl eher das Rohr selbst unter Druck (z.B. bei einer Rohrleitung).

Meine Frage: Gibt es wohl eine Standard-Formel, um das Rohr hinsichtlich Durchmesser und Wandstärke auszulegen?

Jeder Hinweis hilft!

Vielen Dank und Grüße aus dem Norden,

Hendrik

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...ohne da echter Experte zu sein:

Ist das nicht das gleiche in grün?
Aus Zugspannung wird eben Druckspannung.
Unterschied liegt wenn dann in Beulproblemen bei lokal variierenden Wandstärken. Die kann man rechnerisch schlecht erfassen.
Aber die Spannung an sich kann man nach der Kesselformel rechnen. (ich denke mal das Rohr darf als dünnwandig gelten?)

Grüssle

Bernt

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Mach was Du willst - aber will das richtige.

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Der Gedanke kam mir auch schon, ich glaube aber irgendwie nicht daran. Ob ich - vereinfacht im Querschnitt gesehen - einen Kreis auseinanderziehe oder zusammendrücke ist doch elementar unterschiedlich, oder? Bin kein Statiker.    Andererseits dürfte in beiden Belastungsfällen eine Kreisform das Optimum darstellen.

Der Hinweis auf die Kesselformel ist dennoch gut, ich kannte diese bisher nicht.

Das Problem ist damit aber leider noch nicht gelöst. Hat keiner eine Idee? 

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Hi,

versuch mal die DIN 2413 oder das AD-Merkblatt B6 zu bekommen.
Steht aber gewiss auch in Büchern zum Rohrleitungsbau und Festigkeitslehre.

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Viele Grüße
nschlange

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Auszugweise aus dem ten Bosch, Kapitel "Dickwandige Zylinder unter Druck":

Nur Innendruck:
sigma_t(r) = p * r_i^2 / ( r_a^2 - r_i^2 ) * ( 1 + r_a^2 / r^2 )

Nur Außendruck:
sigma_t(r) = - p * r_a^2 / ( r_a^2 - r_i^2 ) * ( 1 + r_i^2 / r^2 )

Unter Vernachlässigung des Vorzeichens beim Außendruck *) sind beide Formeln ähnlich aber nicht identisch. Ohne dass ich jetzt selbst nachgerechnet hätte, sieht es doch so aus, als ob Außen- bzw. Innendruck unterschiedlich hohe Belastungen hervorrufen.

*) das hier in dem klassischen Werk lediglich die "Druckrichtung" andeuten soll

Die höchste Belastung tritt bei beiden Fällen immer am Innenrand (Innendurchmesser) auf. Für diese Stelle gelten jeweils:

Nur Innendruck:
sigma_t(max) = p * ( r_a^2 + r_i^2 ) / ( r_a^2 - r_i^2 )

Nur Außendruck:
sigma_t(max) = -2 * p * r_a^2 / ( r_a^2 - r_i^2 )

Die oben dargestellten Formalismen sind möglicherweise etwas genauer als die Kesselformel, die bei vergleichsweise dünnwandigen Zylindern hinreichend genaue Ergebnisse liefert. Zitat aus dem ten Bosch: "Streng genommen gibt demnach die Kesselformel nicht die größte Beanspruchung nach Mohr."

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Seit Pro/E Version 1 dabei, auwei...

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Hallo nochmal,

soeben habe ich eine ausführliche Diskussion zu dem Thema entdeckt:
http://www.wer-weiss-was.de/theme60/article3331211.html

Die Frage, ob der Belastungsfall Außen- und Innendruck "das gleiche in grün" ist, wird dort mit einem schönen Beispiel aus der Welt geschafft: Man nehme eine leere PET-Flasche, die locker mehrere bar Überdruck aushält und sauge daran (was naturgemäß mit mit max. 1bar funktioniert      ). Da die Druckfestigkeit um einiges höher liegen wird als die Zugfestigkeit, liegt es an der Statik, dass die Flasche zusammenfällt. Wenn man sich wieder den Querschittskreis vor Augen hält wird auch klar, warum: drückt man einen Ring gleichmäßig zusammen, neigt er zum Ausweichen. Bei gleichmäßigem Zug geschieht das nicht, er behält seine Form bzw. strebt sogar nach der ideal runden Form.

Ich denke, dass das Merkblatt AD-Merkblatt B6 den Schlüssel zum Erfolg enthält. Mal sehen, ob ich es auftreiben kann.

@ carsten-3m: Das ist mal ausführlich, vielen Dank dafür! Mal sehen, ob ich mit den Formeln zurecht komme...

Gruß

Hendrik

edit: vermutlich gibt es ein Grenzvehältnis Ø : Wandung, bei dem der Übergang stattfindet, ob aufgrund der Statik die Biegefestigkeit oder die Druckfestigkeit des Materials der begrenzende Faktor ist. In unserem Fall handelt es sich höchstwahrscheinlich um dünnwandige Rohre. Mit dem Bosch-Formeln komme ich da wahrscheinlich nicht weiter. Trotzdem Danke. 

[Diese Nachricht wurde von TronX am 06. Aug. 2008 editiert.]

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Wenn recht dünnwandig:

Finger weg ! Beul bzw. Stabilitätsprobleme sind stark nichtlinear und hängen krass von kleinen Bauteil- bzw. Lastungenauigkeiten ab. (wenn  bei geringen Spannungen bereits fühlbare Geometrieänderungen eintreten können...stimmt die runde Geometrie von der die Formel ausgeht ja nicht mehr)

Insofern gebe ich lieber zu, daß die Kesselformel einen Fall abdeckt, den ich bei Druckspannung ohnehin nicht als beherrschbar ansehe!
Man könnte halt mit der Kesselformel (oder gerne auch den dickwand-Formeln) die Größe der Spannung abschätzen...

Grüssle

bernt

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Mach was Du willst - aber will das richtige.

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Mich würde ja mal interessieren, ab welchem Verhältnis von Ø : Wandstärke ein Rohr als dünn- bzw. dickwandig gilt? Wir bewegen uns hier nämlich in einem Grenzbereich.

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