Für die Auslegung von für den Unterwassereinsatz vorgesehenen Rohrleitungen sind die Kenntnisse über einen außendruckbedingten Zusammenbruch der Rohre von elementarer Bedeutung. Der kritische Wert des zulässigen Außendrucks wird durch die Faktoren Durchmesser-Wanddicke-Verhältnis, Elastizitätsmodul, Streckspannung des Werkstoffs in der radialen Richtung und die Formfehler (Ovalität und Schwankungen der Rohrwanddicke) maßgeblich beeinflußt. Die Zusammenbruchsneigung von eingedrückten, nahtlosen Rohren aus handelsüblichem, nichtrostendem Stahl SS 304 wird sowohl analytisch als auch experimentell bewertet. Das Durchmesser-Wanddicke-Verhältnis (D/t) der Proben beträgt 18,9 bzw. 24,2 und 33,6. Die Länge der Proben wurde auf das 29-fache des Rohrdurchmessers festgelegt. An einer Standardprüfmaschine wurden die Proben mit zwei verschiedenen Stempeln (Durchmesser d = 0,4 D bzw. 1,6 D) eingedrückt. Die Geometrie jeder Eindruckstelle wurde vermessen und die Proben mit einem entsprechenden Außendruck zum Zusamenbruch gebracht. Es wird festgestellt, daß beim Zusammenbrechen des Rohres nicht die lokale geometrische Form des Eindrucks, sondern die resultierende Ovalität des Rohrquerschnitts eine entscheidende Rolle spielt. Das Eindrücken der Rohre und deren Zusammenbruch unter Außendruckbeanspruchung wurden auf der Basis einer nichtlinearen elastoplastischen Schalentheorie mit Hilfe von zwei unterschiedlichen Analysen numerisch simuliert. Die Simulationsergebnisse zeigen für ein breites Spektrum der Problemparameter eine gute Übereinstimmung mit den Meßwerten. Es wird eine sogenannte 'Universelle Kennlinie des Zusammenbruch-Widerstands' für eingedrückte Zylinder vorgestellt, mit deren Hilfe der kritische Außendruck auf der Basis der Eindruckgeometrie und der resultierenden Ovalität des Rohres abgeschätzt werden kann.
On the collapse of dented cylinders under external pressure
Zusammenbruch von eingedrückten Zylindern unter Außendruckbeanspruchung
International Journal of Mechanical Sciences ; 38 , 5 ; 557-578
1996
22 Seiten, 20 Bilder, 4 Tabellen, 13 Quellen
Article (Journal)
English
A design chart for the plastic collapse of corrugated cylinders under external pressure
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|Ultimate Strength of Dented Panel Under Axial Compression
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