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Hallo liebe Leute,

ich bin Konstrukteur im Kesselbau und beschäftige mich im Moment mit der Berechnung von Stutzenlasten. Dafür haben wir bisher immer den TÜV beauftragt und logischerweise entsprechend bezahlen müssen. Nun möchten wir eine Möglichkeit finden, die Berechnung ohne zusätzliches Tool selbst durchführen zu können, nur mittels FEM-Analysen im Inventor. Dazu stehen uns die Belastungsanalyse und Nastran In-CAD zur Verfügung.

Einen kleinen Überblick über das Thema kann man hier erhalten:
https://www.tuev-nord.de/fileadmin/Content/Global/industry/TN_Dialogtage_Antczak/02__Standsicherheitsnachweis_bei_Stutzenlasten.pdf

Es handelt sich einfach um einen Zylinder mit aufgeschweißtem Stutzen (meist DN 150) und Flansch am Ende, der meist Radial am Flansch belastet wird.

Ist eine solche Berechnung mit Inventor bzw. Nastran mit sinnvollen Ergebnissen durchführbar und kann im Nachhinein gut dokumentiert werden? Worauf werde ich achten müssen und was würdet ihr für Tipps geben, um auf möglichst einfachem Weg möglichst genaue Ergebnisse zu erzielen?

Ich würde mich über Antworten zum Thema sehr freuen.

Vielen Dank und liebe Grüße,
snoK

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schau die Berechungen hier, scheinen ja gemacht zu werden, damit es im Schadensfall klar ist, dass ihr alles richtig gemacht habt. Was passiert denn wenn die Berechnung nicht richtig gemacht wurde und ihr es zu klein gebaut habt?

in der FEM kannst du jede Kraft anlegen.

die Kräfte resultierend aus dem Vakuum dürfte nicht gehen, dafür benötigst du eine CFD Lizenz. Bei der Windlast, könnte man es einfach umrechnen in eine Flächenlast, aber sicher bin ich mir nicht.

Ihr habt doch schon viele solche Berechnungen rausgegeben, dann rechnet doch eines mittels der FEM nach und schaut.

herzlich Sascha

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Hallo snoK,

Ich hab mal schnell ein paar Punkte zu den Thema aufgeschrieben (habs nicht sonderlich gut sortiert - aber der Informationsgehalt sollte trotzdem passen):

Stutzenlasten (besonders wenn es um die Ermittlung der maximal zulässigen Stutzenlasten bzw. Momenten) ist gar nicht so unkomplexes Thema.

Generell für Druckbehälter (egal obs um Stutzenlasten oder was anderes geht) gilt für Bereiche wo man mit formelbasierenden Nachweisen nicht mehr auskommt und FEM braucht:
Mit Inventor-FEM wird das nix.

Für alle nicht-plastischen Nachweise (nach AD2000 und EN13445-3) ist eine Spannungskategorisierung bzw. Aufteilung in Biege- und Membran-Spannung etc. notwendig. Für Nachweise nach EN13445-3 (Anhang B - direktes Verfahren) ist ein plastisches Materialmodell notwendig...

Bei beidem wirst du mit Inventor-FEM an deine Grenzen stoßen (insbesondere wenn es Überlagerungen mit Unterdruck bzw. Spannungen aufgrund thermischer Zwängungen gibt).

Obs mit Nastran InCad funktioniert kann ich dir nicht sagen (hab ich nie genauer angeschaut).

Wir machen öfters entsprechende Nachweise (nach AD2000 und EN13445-3 - sowohl über Spannungskategorisierung als auch im direkten Verfahren) und verwenden hierfür aber ANSYS.

Die vorgefertigten Berichte (egal ob ANSYS oder anderes FEM-Programm) kannst du generell in die Tonne schmeißen. Die haben halt absolut nichts mit dem Regelwerk für Druckbehälter zu tun. Für die Doku (besonders wenn sie für die Prüfstelle ist) ist also schon "ein Bisschen" Arbeit notwendig  .

Um FEM-Berechungen überhaupt auf das entsprechende Normengerüst (egal ob AD2000 oder EN13445-3) anwenden zu können brauchts aber schon einiges an Erfahrung... Wir haben z.B. eine mehrtägige Schulung direkt durch einen entsprechenden TÜV-Mitarbeiter erhalten. Ohne Hilfe ist der Einstieg einfach nicht zu packen.

Vergiss auch die oft angepriesene "direkte" Schnittstelle CAD/FEM (also Verwendung desselben Modells). Bei allen Nachweisen muss immer mit den abgeminderten Wanddicken (also Abzug von Wanddickentoleranzen und Korrosionswerten, etc.) gerechnet werden und das 3D-Modell daher auch so modelliert sein. Auch bei Schweißnahtbereichen gibt es etliche Besonderheiten welche mit der Inventor-Modellierung niemals zusammenpassen werden.

Und ohne gute Excel-VBA-Kenntnisse und/oder FEM-Programmierungskentnisse (z.B. APDL für Ansys) sind die normativen Nachweise ebenfalls kaum umsetzbar.

So - ich hoff ich hab dich jetzt nicht allzu sehr abgeschreckt. Aber das Thema ist halt zwar sehr interessant - aber auch sehr komplex.

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mfg Siegfried Schachinger
http://www.tbschatz.at

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