Zur Erstellung von Betriebfestigkeitsanalysen komplexer schiffbaulicher Strukturteile wird das Strukturspannungskonzept zur Formzahlermittlung vorgestellt. Dieses Konzept ermöglicht die Herleitung der Strukturspannungs-Wöhler-Linien für beliebige Schweißverbindungen auf der Basis des Kerbspannungskonzeptes nach Radaj. Dabei besteht eine gute Übereinstimmung zwischen gemessenen Beanspruchungen und nach der Finite-Element-Methode berechneten, bei denen nur der lineare Spannunganateil über der Plattendicke ausgewertet wurde. Die Strukturspannung an einer Schweißverbindung wird durch eine Innenlinearisierung der Spannung in die Dickerichtung der Platte bestimmt, indem die Modellierung mit schräggestellten Plattenelementen von etwa der halben Plattendicke oder mit tetraedrischen bzw. prismatischen Volumenelementen erfolgt. Unter Berücksichtigung der drei Lastfälle Normalspannung, mittlere Schubspannung und Biegespannung zeigt ein Vergleich der beiden Modelle am Beispiel eines Knieblechauslaufs auf einem Doppel-T-Träger deren Gleichwertigkeit auf Grund des nahezu identischen Spannungsverlaufs auf der Gurtoberseite. Unter Zuhilfenahme von von Netzgenerierverfahren lassen sich dann systematische Formzahlberechnungen bei Variation der Geometriparameter für die drei Lastfälle durchführen. Relevante Geometrieparameter sind dabei das Verhältnis der Plattendicken und die Bauteilform einschließlich des Einflusses zusätzlicher Bauteile. Am Beispiel eines robotergeschweißten Hollandprofils (260 mm x 12 mm) wird gezeigt, daß im Bereich der Schubspannungen die Formzahlen besonders hoch liegen und der Einbau eines Riegelblechs annähernd zu deren Halbierung führt. Die Verstärkung der Längsspanten durch Steifen bewirkt zwar eine Entlastung der vorhandenen Kerbstellen, schafft aber neue, die hoch beansprucht sind; globale Verformungen und lokale Drucklasten sind zu berücksichtigen. Das Verfahren erlaubt eine grundlegende Berechnung der Strukturdetails. (Görges, U.)
Formzahlermittlung für komplexe schiffbauliche Strukturdetails und Einbindung in Betriebsfestigkeitsanalysen
Determination of stress concentration factors for complex structural details in shipbuilding and integration into service strength analyses
1997
6 Seiten, 11 Bilder, 15 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Schiffbau , Schweißkonstruktion , Dauerfestigkeit , Schwingbeanspruchung , Finite-Elemente-Methode , Wöhler-Kurve , Schweißnaht , Modellieren (Gestalten) , Spannungsanalyse , Nahtübergang , Knieblech , T-Träger , Normalspannung (mechanisch) , Scherspannung , Biegebeanspruchung , Bauteil , Winkelprofil , I-Träger , Verformung , geometrische Form
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