Stabilitätsversagen: Knicken und Beulen
Werden schlanke Stäbe bzw. dünne Platten oder Schalen durch Druckspannungen belastet, so Versagen sie bei Lasterhöhung plötzlich durch seitliches Ausweichen durch den Verlust des stabilen Gleichgewichtes. Dieses Versagen kann weit vor dem Erreichen der Druckfestigkeit des Materials auftreten.
Im Bereich der Stabilität bieten wir lineare und nichtlineare Nachweise der Knick- bzw. Beulsicherheit mit Hilfe der Finite-Elemente Methode an. Dies beinhaltet zum Beispiel die folgenden Nachweise nach EN 1993-1-6:
- Linear elastische Verzweigungsrechnung (LBA)
- Geometrisch nichtlineare elastische Berechnung (GNA)
- Materiell nichtlineare Berechnung für die Berechnung des plastischen Referenzwiderstandes (MNA)
- Geometrisch und materiell nichtlineare Berechnung (GMNA)
- Geometrisch nichtlineare elastische Berechnungen mit Imperfektionen (GNIA)
- Geometrisch und materiell nichtlineare Berechnung mit Imperfektionen (GMNIA)
Stabilitätsanalysen beul- und knickgefährdeter Strukturen
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Andreas Hanke
Geschäftsführung, Dipl.-Ing.
Beispiele für abgeschlossene Kundenprojekte
Turm einer Windkraftanlage
Türme von Windenergieanlage werden typischerweise analytisch mittels des Eurocode 3 nachgewiesen. Um eine weniger konservative Auslegung zu erreichen, wurde die Beulanalyse nach den Vorgaben des Eurocode 3 mit einem FE-Modell durchgeführt. Anhand der Ergebnisse wurde eine Optimierung des Turmbleches in den Bereichen durchgeführt, die nicht durch die Betriebsfestigkeit dimensioniert werden. Die Dicke der Bleche konnte teilweise um mehr als 20% reduziert werden. Damit ergab sich eine wesentliche Kosten- und Masseneinsparung.
Hebetraverse
Für eine Hebetraverse wurde neben den Festigkeitsnachweisen ein Stabilitätsnachweis durchgeführt. Mittels einer FE-Analyse konnte gezeigt werden, dass die Traverse die auftretenden Extremlasten erträgt.