Festigkeitsuntersuchungen

Ziel ist, die Belastbarkeit einer Konstruktion bezüglich einmaliger oder selten auftretender Lasten zu ermitteln. Der zeitliche Verlauf der Lasteinwirkung wird dabei nicht explizit berücksichtigt. Es wird geprüft, ob die auftretenden Spannungen kleiner als die zulässigen Spannungen sind. Bei einer plastischen Rechnung wird dieser Vergleich auf Basis der Dehnungen durchgeführt.

FEM Dienstleister - Dienstleistung: Festigkeitsberechnung (Ansys Ergebnisplot)

Der statische Festigkeitsnachweis gewährleistet, dass eine Struktur einer charakteristischen Last erfolgreich standhält. Festigkeitsnachweise werden von uns für folgende Bauteile angeboten:

  • Schweißkonstruktionen
  • Schmiedeteile
  • Gussbauteile
  • Schraubenverbindungen

Die Nachweise erfolgen gemäß geltender Normen und Richtlinien, wie beispielsweise

  • FKM-Richtlinie (“Rechnerischer Festigkeitsnachweis von Maschinenbauteilen) für den Maschinenbau
  • Eurocode 3 (DIN EN 1993) für den Stahlbau
  • AD 2000 für Druckbehälter
  • DNV GL für die Windenergie und Schiffbau
  • IIW (International Institute of Welding) für Schweißkonstruktionen

Das Verfahren für den statischen Festigkeitsnachweis wird von uns in Abhängigkeit des Komplexitätsgrades bestimmt. Das Ziel ist ein wirtschaftlich sinnvoller Nachweis, in dem Berechnungen per FEM nur dann zur Anwendung kommen, wenn es die Komplexität erfordert.

  • Analytische Verfahren der technischen Mechanik, wenn eine analytische Lösung existiert
  • Lineare Finite-Elemente Modelle für Probleme ohne analytische Lösung
  • Nichtlineare Finite-Elemente Modelle für komplexe Probleme

Nichtlineare FE-Modelle wenden wir zum Beispiel in folgenden Situationen an:

  • Ermittlung der Grenztragfähigkeit unter Berücksichtigung von Plastifizierung (materielle Nichtlinearität)
  • Berechnung des statischen Gleichgewichtes bei großen Verformungen (geometrische Nichtlinearität)
  • Modellierung von Kontakten wie z.B. Gleiten und Abheben der Trennfuge bei Schraubenverbindungen
  • Nichtlineare Modellierung von Wälzlagern

Beispiele für abgeschlossene Kundenprojekte


Statischer Nachweis für mehrere schiffbauliche Großsektionen

Bei diesem Projekt wurde die Festigkeit mehrerer Großsektionen eines Kreuzfahrtschiffes (Abmessungen LxBxH ca. 40 m x 30 m x 35 m, ca. 400 t) hinsichtlich werftinterner Kranvorgänge bewertet. Ein besonderes Augenmerk lag dabei auf der Spezialverglasung.

Die Struktur wurde mittels FEM modelliert. Nachgewiesen wurde die Festigkeit der Stahlstruktur sowie die Verklebung der Glasbauteile.

Festigkeitsnachweis von Hebemitteln für Offshore-Kranvorgänge

Für die Offshore-Installation eines Tripods einer Windkraftanlage wurde eine Traverse hinsichtlich ihrer Festigkeit untersucht. Der Hebevorgang erfolgte von einer Jack-Up Barge.

Folgende Bauteile wurden nachgewiesen:

  • Schweißnähte und Struktur der Traverse
  • Flansch der Turmsektion

Der Nachweis erfolgte nach dem Regelwerk des DNV GL und wurde durch diesen zertifiziert.

Gondelverkleidung aus GFK für eine Windkraftanlage

Für eine Windenergieanlage (4 MW) wurde die Gondelverkleidung hinsichtlich Wind- und Verkehrslasten nachgewiesen. Der Nachweis erfolgte für folgende Komponenten:

  • GFK-Struktur der Verkleidung aus Wirrfaser
  • Tragstruktur aus Stahl inkl. der Schraubenverbindungen sowie der Schweißnähte
  • Anschlagpunkte zur Absturzsicherung

Rotorarretierbolzen einer Windkraftanlage

Es erfolgte ein Nachweis des Rotorarretierbolzens einer Windkraftanlage. Um eine wirtschaftliche Konstruktion zu gewährleisten, wurde mittels einer FE-Analyse die plastische Grenztragfähigkeit ermittelt. Die auftretenden plastischen Dehnungen wurden unter Verwendung der FKM-Richtlinie bewertet.