Die Aufgabenstellung
Ein ASME-Druckbehälter besitzt ein geometrisch komplexes Detail, für das die zyklischen Spannungen nicht zuverlässig aus Nennspannungsformeln folgen. Druck, Temperaturgradient und äußere Anschlusslasten treten in mehreren Kombinationen auf. Ein elastisches FEM-Modell soll die Spannungsbereiche für den Ermüdungsnachweis liefern.
Die Auswertung muss zwischen primären, sekundären und Spitzenspannungen unterscheiden und die jeweils maßgebenden Spannungsdifferenzen über den Zyklus bilden. Zusätzlich sind Mittelspannung, Elastizitätskorrektur, Schweißnahtdetail und die kumulative Nutzung aus mehreren Zyklusarten zu berücksichtigen.
Erforderliche Auslegungsdaten
- ASME-Code-Edition und gewählter Part-5-Nachweisweg
- Vollständige Lastzeitpunkte jedes Zyklustyps
- Temperaturabhängige elastische Werkstoffdaten
- Schweißdetail, Lebensdauer und Akzeptanzkriterien
Technischer Lösungsweg
Nachweisweg festlegen
Die anwendbaren Regeln für Design by Analysis und elastische Ermüdung werden vor Modellierung definiert.
FEM-Lastzeitpunkte rechnen
Alle Extrempunkte aus Druck, Temperaturfeld und äußeren Lasten werden mit identischem Modell ausgewertet.
Spannungen klassifizieren
Spannungstensoren und linearisierte Spannungen werden an den kritischen Pfaden codegerecht aufbereitet.
Ermüdungsparameter bestimmen
Alternierende Spannungsintensität, Korrekturfaktoren und zulässige Zyklen werden für jeden Zyklustyp berechnet.
Nutzungsgrad summieren
Die Einzelbeiträge werden kumuliert und gegen die zulässige Gesamtnutzung sowie notwendige Konstruktionsänderungen bewertet.
Erwartete Ergebnisse
Geeignete SOL-ALPHA-Module
Die Module sind eine fachlich plausible Werkzeugkette. Ihre endgültige Auswahl und Reihenfolge wird bei der späteren konkreten Berechnung anhand des Regelwerks und der Projektrandbedingungen bestätigt.