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Autor Thema:  Spannungen durch Wärme berechnen (1200 mal gelesen)
LK36
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erstellt am: 06. Mai. 2009 17:34    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hallo Helfer,

ich habe ein 15mm starke Edelstahlplatte. An der einen Seite habe ich konstand 20°C (wassergekühlt), an der anderen Seite, aufgrund von Wärmeeinstrahlung, ca. 400°C. Die Platte verwirft sich in sich.
Wie kann ich die auftredenten Kräfte, in der Platte selbst, berechnen? Ich möchte einen Niederhalter auslegen, der die Platte eben hält.

------------------
Lutz

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N.Lesch
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WF 4

erstellt am: 06. Mai. 2009 19:08    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für LK36 10 Unities + Antwort hilfreich

Das Problem mechanisch zu lösen ist der falsche Ansatz.
Wenn, dann müßtest Du eine Skizze machen.

Gegen Wärmestrahlung helfen z.B. beidseitig hochglanzpolierte Aluminiumplatten.
Die Edelstahlplatte selbst könnte man auch auf der entsprechenden Seite polieren.

------------------
Klaus           Solid Edge V 19 SP12  Acad LT 2000

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Fyodor
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erstellt am: 07. Mai. 2009 07:46    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für LK36 10 Unities + Antwort hilfreich

Oder die Platte an den richtigen Stellen absichtlich schwächen, so daß es zumindest keine unkontrollierbaren Verformungen gibt.

------------------
Cheers,
    Jochen

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LK36
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erstellt am: 07. Mai. 2009 09:06    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hi,

das ganze ist ein langer und komplexer Prozess (den ich hier nicht wieder geben möchte), nachdem entschieden wurde, das die Platte nieder gedrückt werden soll (ich bin auch dagegen).
Also brauche ich mal einen Lösungsansatz!

Danke

------------------
Lutz

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Fyodor
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erstellt am: 07. Mai. 2009 09:46    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für LK36 10 Unities + Antwort hilfreich

Wie willst Du sicherstellen, daß der Niederhalter sich nicht ebenfalls unter der Hitze unkontrollierbar verformt?

------------------
Cheers,
    Jochen

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N.Lesch
Moderator
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erstellt am: 07. Mai. 2009 09:51    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für LK36 10 Unities + Antwort hilfreich

Knicken und Beulen läßt sich kaum Berechnen.
Wenn Du das unterdrückst, verwölbt sie sich an einer anderen Stelle oder bricht.
Kannst du eine dickere Platte verwenden ?
Allerdings erwärmt die sich genauso und dadurch werden die Kräfte noch größer.

Die Platte verrippen wäre auch noch eine Möglichkeit, kann aber genauso schief gehen.

------------------
Klaus           Solid Edge V 19 SP12  Acad LT 2000

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LK36
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"...Allerdings erwärmt die sich genauso und dadurch werden die Kräfte noch größer."

Ja genau das ist ja das Problem, die Platte ist zu dick! Auf der Innenseite heitze ich mit 25kW, auf der anderen habe ich das Kühlwasser mit 20°. Leider wird die Wärme, durch den schlechte Wärmeleitfähigkeit des VAs, zu langsam zur Kühlwasserseite "transportiert" und verwirft sich, durch die Wärmespannung, in sich.

Natürlich ist es nicht nur eine einfache Platte, sondern ein holer Deckel, der auch schon Rippen hat. Aber wie gesagt, ist alles schon diskutiert, usw. worden ...!

Ich möchte "einfach" nur die Wärmespannung (-skräfte) in der Platte wissen.

------------------
Lutz

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Fyodor
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Zitat:
Original erstellt von LK36:
holer Deckel
Rippen

Ich möchte "einfach" nur die Wärmespannung (-skräfte) in der Platte wissen.


Jetzt wird es noch komplizierter... Statt einer Platte, wovon wir am Anfang geredet haben, ist es nun ein hohler, mit Rippen versteifter Deckel.

Es gibt Physik-Simulationsprogramme, die solche Teile sicher berechnen können. Aber mit der Hand am Arm wirst Du das nicht mehr schaffen. Und einfach eine Platte annehmen geht auch nicht, da die Spannungen sich durch die Verstärkungen ganz anders auswirken als in einer ebenen Platte.

------------------
Cheers,
    Jochen

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LK36
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"...Allerdings erwärmt die sich genauso und dadurch werden die Kräfte noch größer."

Ja genau das ist ja das Problem, die Platte ist zu dick! Auf der Innenseite heitze ich mit 25kW, auf der anderen habe ich das Kühlwasser mit 20°. Leider wird die Wärme, durch den schlechte Wärmeleitfähigkeit des VAs, zu langsam zur Kühlwasserseite "transportiert" und verwirft sich, durch die Wärmespannung, in sich.

Natürlich ist es nicht nur eine einfache Platte, sondern ein holer Deckel, der auch schon Rippen hat. Aber wie gesagt, ist alles schon diskutiert, usw. worden ...!

Ich möchte "einfach" nur die Wärmespannung (-skräfte) in der Platte wissen.

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Lutz

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Fyodor
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erstellt am: 07. Mai. 2009 11:32    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für LK36 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von LK36:

Ich möchte "einfach" nur die Wärmespannung (-skräfte) in der Platte wissen.


Zitat:
Original erstellt von Fyodor:
Physik-Simulationsprogramm

Anders wirst Du die Kräfte in diesem Teil nicht "einfach" berechnen können. Auch nicht annähernd, durch die Hohlräume und Rippen ist das nämlich kein einfaches Problem mehr.

------------------
Cheers,
    Jochen

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LK36
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erstellt am: 07. Mai. 2009 16:52    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Ich sag ja, wenn wir ins Detail gehen, wird es kompliziert.

Aber noch was anderes dazu. In diesem Zusammenhang kam zwischen den Konstrukteuren eine Grundsatzdiskussion auf. Noch mal vereinfacht:

1.) die VA-Platte (meinetwegen 15x200x2900) liegt rechts und links auf (Lager) und wird in der Mitte durch eine Kraft belastet. Die Durchbiegung kann ich ganz einfach berechnen!

2.) diese gleiche Platte wird nun aber nicht durch die, VON AUSSEN, wirkende Kraft durchgebogen, sondern eben durch die Wärmespannung, in der äußeren Schicht der Platte, meinetwegen um den gleichen Betrag.

Einer meinte, das sei egal, durch was die Platte gebogen wurde, man benötigt immer die gleiche (Gegen-) Kraft, um sie wieder gerade zu biegen! Deshalb könnte man diese Berechung (1.) hier auch anwenden!
Ich bin nicht dessen Meinung, meiner meinung nach muss man hier die Wärmespannung anwenden!

Oder?

------------------
Lutz

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Charly Setter
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erstellt am: 07. Mai. 2009 18:53    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für LK36 10 Unities + Antwort hilfreich

Der Ansatz ist nicht falsch. Die Durchbiegung entspricht einer bestimmten Verlängerung der Oberfläche. Da Sigma = E * Epsilon = E * delta L/L könntest Du aus der Durchbiegung
auf eine äquivalente Biegelinie schließen und eine Gegenbelastung ableiten, die die Durchbiegung kompensiert. Dies wird aber weniger eine punktförmige Abstützung sein. Eher eine Flächenlast.

Am besten kompensierst Du das natürlich, in dem Du die Gegenseite auch erwämst...  Dann mußt Du allerdings aufpassen, das es nicht zu Wärmestauchrissen kommt 

CUSee You

------------------
Der vernünftige Mensch paßt sich der Welt an;
der unvernünftige besteht auf dem Versuch, die Welt sich anzupassen.

Deshalb hängt aller Fortschritt vom unvernünftigen Menschen ab.
(George Bernard Shaw)

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Leo Laimer
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CAD-Dienstleister



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Beiträge: 26028
Registriert: 24.11.2002

IV bis 2019

erstellt am: 08. Mai. 2009 07:54    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für LK36 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Lutz,

Es wird zwar zwischen Verformung durch Wärme und Verformung durch Kräfte von aussen eine gewisse Ähnlichkeit geben, und die mag eventuell für ein grobes Abschätzen ausreichen.
Aber sei gewarnt: Die Kräfte die bei Wärmeeinfluss frei werden sind sehr sehr gross, also wenn Du da konstruktiv falsch einsperrst zerreist's das Ding wie nix.

Ich glaube Klaus hat bereits in der allerersten Antwort ganz richtig gesprochen: Das Problem mechanisch zu lösen ist der falsche Ansatz.
Schau doch mal bei einer Ofentüre rein: Da gibts an der Innenseite ein Blech aus hitzebeständigem Stahl, dessen alleinige Aufgabe es ist der Hitze die Spitze zu nehmen, also die Strahlungswärme mal stark abzubremsen. Dadurch hat dann die Ofentüre aussen immer weniger als die zulässigen 50°C, auch wenn innen 800°C lodern. (OK, ein paar weitere Tricks kommen noch dazu, wie ein bisserl Innenkonvektion, usw.).
Dieses Strahlenschutzblech ist nur lose eingehängt, oder an wenigen Punkten befestigt, damit es sich beliebig dehnen und verwerfen kann.

------------------
mfg - Leo

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