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Hat einer von Euch auf anhieb eine Erklärung parat:

- Beim Eulerknicken wird eine Sicherheit von z.B 4 gegen Knicklast gefordert
- Sicherheit gegen Elastizitätsgrenze z.B. 1.5 gegen Fliessgrenze

Jetzt wäre man beim Ausknicken bei Knicklast (4x) ja bereits im plastischen Materialbereich, da die statische Sicherheitmit 1.5 viel geringer ist.

Ist dies kein Widerspruch?
Liegt das daran, dass z.B geometrische Lasteinleitungen als kritisch gegenüber Knicken angenommen werden und deshalb die Sicherheit gegen Knicklast höher gewählt werden kann als die Sicherheit gegenüber fliessen?

vielen Dank,

der Rechenschieber

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Moin,

also soweit  z.B. die alte DIN 4114 (Plattenbeulen) noch im Kopf habe mußte z.B. die idelle Knickspannung oder  Beulspannung abgemindert werden (durch ne Formel) wenn de idelle Knickspannung die Streckgrenze überstieg. Das Maximum war dabei die Streckgrenze. So änlich läuft das heute auch noch ab mit der DIN 18800.
Also vorsichitg mit der idellen Knicksicherheit.

Gruß
Gerd

[Diese Nachricht wurde von smittytomcat am 24. Aug. 2011 editiert.]

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Grüße dich!

Also wenn wir das Selbe meinen, dann will ich das Stichwort Schlankheitsgrad "Lambda" anbringen. Hier ist der größte Wert maßgebend für die Festigkeitsberechnung. Und je nach Lambda errechnest du die Festigkeit nach Eulerhyperbel, Tetmeyergrade oder Elasitzitätsgrenze. Also sozusagen kein Widerspruch.  

Ich hoffe es hilft!

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Grüße!

Chris

Dem Ingenieur ist nichts zu schwör!

[Diese Nachricht wurde von chrisman am 24. Aug. 2011 editiert.]

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Hoi, Chrisman,

vielen Dank für deine Antwort.
Das ist schonmal der richtige Hinweis: Schlankheitsgrad.

Die eigentliche Frage ist jedoch, wie mache ich das bei FEM Berechnungen der Beulmoden?
Hier ist die Bestimmung von Lambda, zB bei Blechstrukturen ja nicht wirklich möglich (hatte ich so nicht formuliert).

vielleicht fällt dir auch hierzu etwas ein?

einen schönen Tag,

der Rechenschieber

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Moin Rechenschieber,

bei der Berechnung der Beulerei mit FEM kannst Du die DIN 18800 analog anwenden. Im Zweifelfall kann man auch mit den Leuten z.B. vom TÜV o.a. reden.

Für die Belastungszustände in der Blechkonstruktion kannst Du z.B. in einem ersten Schritt die lineare Beulrechnung anwenden. Das Ergebnis der Analyse ist meist ein Lastfaktor oder Beulvielfaches für den Belastungszustand. Solange Du dabei im elastischen Bereich bleibst - auch unter Berücksichtigung von lokaleln Spannungsspitzen über der Streckgrenze - ist alles o.k.
Ansonsten heißt es dann abmindern oder wenn es ganz arg wird auch eine material-nichtlineare Analyse anschmeißen.

Eins noch. Die Netze für eine zuverlässige Beulwertanalyse müssen um ein Vielfaches feiner sein als für einen statische oder Schwingungsanalyse.

Ich möchte Dir allerings vorschlagen den Themenkreis im FEM Forum zu erörtern.

Gruß
Gerd

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Moin smittytomcat,

vielen Dank.

Wie man Beulanalysen im FEM durchführt und wie ich das Beulvielfache interpretiere weiss ich.

Genau darauf bezieht sich meine Frage:

"Solange Du dabei im elastischen Bereich bleibst - auch unter Berücksichtigung von lokaleln Spannungsspitzen über der Streckgrenze - ist alles o.k."

- gefordert ist ein Beulvielfaches von 4 (also Beulsicherheit 4):
- sollte ich nun auch die spannungen daraufhin prüfen, ob die Sicherheit 4 eingehalten wird oder ist es ausreichend, die spannungen mit einer Sicherheit von z.B 1.2 zu prüfen?

also ein beispiel:

Blechstruktur aus S235JR (Re=235)

statische Last 1000N

Ergebnis lineare Analyse:  max. stress 100N/mm^2
Ergebnis Beulanalyse:      Bucklingfaktor 5

geforderte Beulsicherheit:  4

=> Sicherheit gegen Knicken ist eingehalten

jetzt wirs kritisch:

geforderte Sicherheit gegen Fliessgrenze 1.2

=> 1.2*100 N/mm^2 < 235 N/mm^2 => Sicherheit eingehalten

ODER muss ich auch fordern:

geforderte Sicherheit gegen fliessen == geforderte Sicherheit gegen Knicken

=> 4*100 N/mm^2 > 235 N/mm^2 => Sicherheit nicht eingehalten.

Ich tendiere ja dazu, dass meine Sicherheit gegen Fliessen == Sicherheit gegen Knicken sein muss.
Weil eben die Sicherheit gegen Beulen nur dann eingehalten werden kann, wenn bis dahin keine Plastizitäten auftreten.

Meine Unsicherheit rührt nur daher, dass ich in unserem Unternehmen Berechnungen gefunden habe, die dies mit unterschiedlichen Sicherheiten angesehen haben (4 gegen knicken , 1.2 gegen fliessen).

PS: richtig, ich könnte diese Frage auch im FEM Forum stellen, vielleicht verschiebe ich noch dorthin

en schöene,

der Rechenschieber

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Ich habe die Fragestellung nochmals mit einem versierten FEM Experten diskutiert und will euch die Antwort nicht vorenthalten:

Meine Frage:

ich habe mir nochmals Ihre Anmerkung zum Knicken durch den Kopf gehen lassen:

Ihre Aussge war, dass geprüft werden muss, ob die Spannungen bei Erreichen der Knicklast nicht die zulässigen Spannungen überschreiten. 

also, wenn eine Knicksichericherheit von 4 gefordert wird muss auch die Sicherheit von 4 gegenüber Fliessen eingehalten werden.

Dies haben wir, wenn ich mich recht erinnere, nie so gemacht.

Meist weisen wir wie folgt nach:

- Beim Eulerknicken wird eine Sicherheit von z.B 4 gegenüber statische Last gefordert
- Sicherheit gegen Fliessgrenze bei  statische Last jedoch lediglich  z.B. 1.5

Jetzt wäre man beim Ausknicken bei Knicklast (4x) ja bereits im plastischen Materialbereich, da die statische Sicherheit mit 1.5 viel geringer ist.

Ist dies kein Widerspruch?
Liegt das daran, dass z.B geometrische Lasteinleitungen als kritisch gegenüber Knicken angenommen werden und deshalb die Sicherheit gegen Knicklast höher gewählt werden kann als die Sicherheit gegenüber fliessen?

Trainer's Antwort:

das ist durchaus üblich, dass die Sicherheit gegen Fließen weit geringer gewählt wird als die Sicherheit gegen Knicken. Dies liegt an der größeren Unsicherheit, die man bei einer zuverlässigen Knickanalyse nun einmal hat, da sich Abweichungen in der realen gegenüber der theoretischen Knicklast durch Imperfektionen, Materialnichtlinearitäten etc. nicht so genau bestimmen lassen wie die statischen Spannungen in einer Struktur zum Auslegen gegen Fließen. Daher muss man einfach höhere „Sicherheiten“ (besser Unsicherheiten) vorhalten. Insofern ist das kein Widerspruch. Die Überprüfung, ob die Knickspannung noch im elastischen Bereich des Werkstoffes liegt, diente nur dazu, die Gültigkeit der linearen Beultheorie sicherzustellen.

Wenn Sie möchten, können Sie einmal in der WF5 oder Creo1.0 (oder Ihrem klassischen h-Code) nichtlineares Beulen bei einer Zylinderschale unter Außendruck rechnen (LDA mit „Snap Through“). Sie müssten dann feststellen, dass das Stabilitätsversagen früher eintritt, wenn Sie die Schale geometrisch „unrund“ machen (ovalisieren). Mit einer rein elastischen Knickanalyse (lineares Beulen) sollten Sie keinen Einfluss der Imperfektion feststellen können und höhere Knicklasten im Vergleich zum nichtlinearen Beulen errechnen.

Zusammengefasst von mir:

die Überprüfung, ob das Material bei erreichen der Knicklast bereits plastisch geworden ist ein Indikator, ob die ausgewiesene Beulsicheheit überhaupt realistisch ist - oder in realität geringer ausfällt (wenn's nämlich plastisch wird).
Da die lineare Beulanalyse jedoch bei erreichen der Fliessgrenze ihre gültigkeit verliert ist dies allerding lediglich ein grober Indikator.

MFG

der Rechenschieber

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Hi nochmal Rechenschieber.

Danke das du die Antwort nochmal gepostet hast. Das wusste ich auch noch nicht mit dem Beulen und so. Kommt sicher noch in den nächsten Semestern 

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Grüße!

Chris

Dem Ingenieur ist nichts zu schwör!

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Moin Rechenschieber,

es gibt beim ganzen Ansatz der Beulsicherheit noch einen Parameter der meistens vergessen wird - die Temperatur.
In einigen Vorschriften ist z.B. definiert das oberhalb von 80° C der Einfluß berücksichtigt werden muß. Und z.B. die üblichen Baustähle gehen dann schon merklich mit ihrer Streckgrenze in die Kniee.
Die üblichen Ursachen kene wir alle - es brennt. Aber auch schon ein schöner Sommertag kann bei manch exponierten Bauteil zu höheren Temperaturen führen.

Gruß
Gerd

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