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Gut zu wissen: Hilfreiche Tipps und Tricks aus der Praxis prägnant, und auf den Punkt gebracht für Ansys
Autor Thema:  Bewertung FEM Spannungen mit DIN 15018 (8527 mal gelesen)
passmann
Mitglied



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Beiträge: 67
Registriert: 26.07.2002

erstellt am: 17. Okt. 2011 06:54    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

Hallo zusammen,

aus Versehen habe ich den Beitrag unter der ANSYS Rubrik geschrieben.
Das Thema hat aber nichts mit ANSYS gemein sondern betrifft die allgemeine Spannungsbewertung mit FEM.

ich habe ein wenig Bauchschmerzen bekommen als ich folgende Veröffentlichung gelesen habe:

Betriebsfestigkeitsnachweis nicht katalogisierter Kerbfälle im Stahlbau mit der fininte Element Methode, Dr. Ing. Wolfgang Schneider, Mainz 2002

im Netz frei lesbar hinterlegt. Es handelt sich hier um die Anwendung  der DIN 15018/ DIN 4132 auf die FEM-Methode. Die These von Dr. Schneider ist(in meinen Worten formuliert):


das FE-Modell erfasst die geometrischen Kerben des Bauteils und liefert die sogenannte Strukturspannung als
Überhöhung zur Nennspannung des Bauteils.
Dieses entspricht dem Kerbfall der Schweißnaht. Je ungünstiger der Kerbfall umso höher wird die Spannungsüberhöhung. Diese Tatsache wird in den Kerbfallkatalogen insofern berücksichtigt, daß die zulässige Nennspannung des Bauteiles umso mehr abgesenkt wird je ungünstiger der Kerbfall ist.

Deswegen wäre es unsinnig, die bereits erhöhte kerbspannungsbasierte Strukturspannung  aus der FE-Analyse der zulässigen Nennspannung aus dem Kerbfallkatalog gegenüberzustellen.

Richtigerweise muss man hier die zulässige Spannung des ungekerbten Bauteils (W0) gegenüberstellen.

Das würde bedeuten, dass bei einer Beanspruchungsgruppe B6, ST37, Kappa=0 bei W0 eine Spannung von 200MPa im FE-Netz zulässig ist ????
Erfahrungsgemäß ist das unverantwortlich hoch...IIW geht hier dauerfest mit 90 - 100 MPa ran.

Wo liegt mein Denkfehler??

Danke und Gruss

Christoph

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Devastator
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Projektleiter


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erstellt am: 17. Okt. 2011 08:01    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 passmann 10 Unities + Antwort hilfreich

Moin Christoph,

bin leider kein FEM-ler; würde es aber so verstehen:
Deswegen wäre es unsinnig, die bereits erhöhte kerbspannungsbasierte Strukturspannung  aus der FE-Analyse der zulässigen Nennspannung aus dem Kerbfallkatalog gegenüberzustellen.
Richtigerweise muss man hier die zulässige Spannung des ungekerbten Bauteils (W0) gegenüberstellen.

Die FEM Software berücksichtigt bereits bei der Berechnung die spannungserhöhenden Faktoren. Ich würde diesen Wert mit der für Schweißnähte zul. Spannung vergleichen, ABER dort keine Kerbfaktoren o.ä. einrechnen.

Gruß
Devastator

------------------
Management ist,
wenn 10 Leute für das bezahlt werden,
was 5 billiger tun könnten,
wenn sie nur zu dritt sind
und davon 2 krank sind.

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passmann
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Beiträge: 67
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erstellt am: 17. Okt. 2011 10:47    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,

danke für die Rückmeldung. Das die FE Ergebnisse die geometrischen Kerben berücksichtigt ist, glaube ich, klar. Aber was ist mit dem Kerbfaktor aus der Schweißnahtgeometrie? Dass wird im Normalfall im FE-Netz nicht abgebildet. Ich meine, dass dort der Denkfehler liegt.

Der Vortrag nennt zwar die geometrische Spannungserhöhung, vernachlässigt aber die Kerbwirkung der Nahtform.

Trotzdem muß die Wahrheit in der Mitte liegen..Einerseits kann man nicht W0 (200 MPa) nehmen (zu optimistisch) wie behauptet, andererseits auch nicht bei einer Kehlnaht K4 (45 MPa) (zu pessimistisch) nehmen.


Gruß

Christoph

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Micha K.
Mitglied
Dipl.-Ing. FH


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Beiträge: 186
Registriert: 14.03.2008

WF 2.0 (noch)

erstellt am: 17. Okt. 2011 11:03    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 passmann 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo,

unter
http://www.tu-chemnitz.de/mb/MHT/SAXSIM/AT_denc_ptc/index_2009.php

gibt es einen Vortrag (5. Punkt von oben) der Hinweise zur Betrachtung von Schweißnähten mittels der FEM beinhaltet. Unter anderem gibt es FKM - Richtlinien und Merkblätter, die Hinweise geben, wie ich mit den angesprochenen Problemen umgehen kann oder sollte.

HTH

------------------
Grüße

Micha

P.s.: Rechtschreibfehler erhöhen die Aufmerksamkeit des Lesers

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passmann
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Beiträge: 67
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erstellt am: 17. Okt. 2011 12:02    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 Micha,

vielen Dank für den Beitrag. Ich wollte eigentlich nur vor der  Gefahr für den Anwender hinweisen wenn man eine Schlussfolgerung aus dem Internet direkt übernimmt. Deswegen hoffe ich, dass ich falsch liege und nicht der Verfasser des Dokumentes.

Wie gesagt..eine Spannung von 200 MPa für eine Schweißnaht bei B6 und Kappa = 0 ist meiner Ansicht nach unverantwortlich.

Gruss
Christoph

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Dominik.Mueller
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Berechnungsingenieur Crash / Safety


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Beiträge: 864
Registriert: 17.03.2005

ABAQUS, Radioss, LS-Dyna, Madymo
Hyperworks, ANSA
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erstellt am: 19. Okt. 2011 19:26    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 passmann 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Christoph,

warum klärst du das Thema nicht zuerst direkt mit dem Verfasser bevor du ihn hier öffentlich anprangerst?


------------------
Viele Grüße

Dominik

[Diese Nachricht wurde von Dominik.Mueller am 19. Okt. 2011 editiert.]

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smittytomcat
Mitglied
Naval Architect / Dipl.-Ing. Schiffbau, selbstständig


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erstellt am: 19. Okt. 2011 20:10    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 passmann 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Christoph
hallo Dominik,

ich denke das es jedem freisteht einen Beitrag im Internt zu hier zu kommentieren. Ich kann allerdings Christophs Bauchschmerzen verstehen, denn ich habe beim Germanischen Lloyd am Kerbzahlkatlog mitgebastelt und die Ergebnisse beruhen auf Reihenrechnungen die noch mit Versuchen kalibriert wurden - insbesondere W.Fricke von der TU Harburg hat da viel vorlegt.
Gerade für die Berechnung von Kerbspannungen sind doch in vielen Richtlinien Empfehlungen für die Elementgröße vor der Kerbe vorhanden. Und in der Veröffentlichung sind sehr große Elemente verwendet worden, die den Spannungsgradient kaum nachzubilden vermögen.  Und bei Schalenelemente muß ich auch noch den entsprechenden Layer betrachten. Ich denke das die vorgestellte Rechnung heute nicht mehr für einen genehmigungsfähigen Nachweis reichen würde. 

@Micha: vielen Dank für den Link zu TU Chemnitz. Allerdings möchte ich nicht meine kompletten Daten an dieses Ing.-Büro in Hamburg übermitteln um diesen Vortrag lesen zu können. Da gab es für dieses Büro auch in anderen Foren ob seiner Praxis schon Kritik.

Gruß
Gerd

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passmann
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Beiträge: 67
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erstellt am: 20. Okt. 2011 06:55    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

Zitat:
Original erstellt von Dominik.Mueller:
Hallo Christoph,

warum klärst du das Thema nicht zuerst direkt mit dem Verfasser bevor du ihn hier öffentlich anprangerst?


Hallo Dominik,

wenn jemand seine Erkenntnisse im Internet veröffentlicht, gehe ich davon aus, dass man seine Beiträge diskutieren darf.
Ich prangere auch nicht an, ich suche zunächst einen Denkfehler bei mir und hoffte, dieses mit Euch zu klären.
Ich dachte auch, dass dieses sensible Thema schon von allgemeinen Interesse ist.

Gruss
Christoph

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ToTacheles
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Beiträge: 1328
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Creo Simulate 2.0 M080

erstellt am: 20. Okt. 2011 08:43    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 passmann 10 Unities + Antwort hilfreich

Hallo Christoph,

das ist sicherlich ein sehr sensibles Thema.
Die "echten" Spannungen in der Schweißnaht werden durch das FE-Modell nicht erfasst. DMS-Streifen auf eine Kehlnaht kleben geht ebenfalls schlecht. Sowohl die rechnerische Strukturspannung als auch die Kerbspannung aus dem FE-Modell haben nichts mit der Realität zu tun. Es sind rein rechnerische Idealisierungen, um überhaupt irgendwas rechnen zu können. Erschwerend hinzu kommt noch die Tatsache, dass je nach Anwender, Software, Hardware usw. eine breite Streuung der fe-berechneten Kerb- bzw. Strukturspannung anzunehmen ist. Hierfür sollte man besser eine exakte Norm oder Richtlinie aufsetzen. Dann wissen wir irgendwann auch, was eine Kerbspannung in der Schweißnaht sein soll.

Gruß Paul

------------------
Pro/MECHANICA® verstehen lernen

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ife
Mitglied
Berechnungsdienstleister FEM


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Beiträge: 1397
Registriert: 29.10.2002

erstellt am: 20. Okt. 2011 10:48    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 passmann 10 Unities + Antwort hilfreich

Eurocode3, IIW und FKM bei FEM basierter Auslegung, sind wohl gaengig als Vorgehensmuster. Einen Einblick in die Vielzahl der Bewertungskonzepte gibt auch eine Diplomarbeit (Jochen Häsemeyer - 2006 Fachhochschule Esslingen, "FEM – Modellierungshandbuch für Maschinenelemente auf ANSYS Workbench", Kapitel IV.Schweissen).

Wie schon von ToTacheles angedeuted: waere vielleicht nuetzlich, das sich die Institutionen auf eine Vorgehensweise einigen.

------------------
Gruesse,
Frank Exius
IFE Deutschland  www.ife-ansys.de
Mo-Fr 9:00-18:00 Uhr durchgaengig

[Diese Nachricht wurde von ife am 20. Okt. 2011 editiert.]

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