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Validierung einer Endkappe mit ANSYS

Festigkeitsnachweis AD2000-S4 und Traglastanalyse DIN EN 13445

Branche: Maschinen- und AnlagenbauFachgebiet: Strukturmechanik

GÜNTNER ist ein weltweit führender Hersteller von Komponenten der Kälte- und Klimatechnik. Für eine angelötete Rohrendkappe eines Wärmtauschers erbrachte CADFEM den Festigkeitsnachweis nach AD2000-S4 und die Traglastanalyse nach DIN EN 13445.

Zusammenfassung

Aufgabe

Ziel der rechnerischen Analyse ist der Festigkeitsnachweis in Bezug auf statischen Druck unter Anwendung von AD-Merkblatt AD2000-S4. Die Struktur soll außerdem zur Validierung mit dem Traglastverfahren nach DIN EN 13445 bewertet werden.

Lösung

Die Berechnung erfolgt mit ANSYS Mechanical am axialsymmetrischen 2D-Modell mit einem linear-elastischen Materialmodell unter Auswertung der Biege- und Membranspannungen über dem Querschnitt.

Kundennutzen

GÜNTNER erhält validierte Daten für den Nachweis gemäß den entsprechenden Anforderungen.

Projektdetails

Aufgabe

Die zu analysierende Struktur ist Bestandteil eines Wärmetauschers. Es handelt sich um die Endkappe eines Cu-Rohres, die durch Löten mit dem Rohr verbunden ist. Ziel der rechnerischen Analyse ist der Festigkeitsnachweis in Bezug auf statischen Druck unter Anwendung von AD-Merkblatt AD2000-S4. Die Struktur soll außerdem zur Validierung mit dem Traglastverfahren nach DIN EN 13445 bewertet werden.


Nutzen für den Kunden

GÜNTNER erhält validierte Daten für den Nachweis gemäß den entsprechenden Anforderungen zur Festigkeit aus AD-Merkblatt AD2000-S4 und der Traglast nach DIN EN 13445.


Lösung

Festigkeitsnachweis nach AD2000-S4
Für den rechnerischen Nachweis müssen die Beanspruchungsgrenzwerte nach AD2000-S4 eingehalten werden:
Pm + Pb < 1,5 f<

Für gelötete Bauteile aus Cu-DHP ergibt sich die zulässige Spannung nach AD2000-W6. Die Berechnung erfolgt am axialsymmetrischen 2D-Modell mit einem linear-elastischen Materialmodell unter Auswertung der Biege- und Membran-spannungen über dem Querschnitt.

Traglastanalyse nach DIN EN 13445
Für die Berechnung wurde ein ausreichend großer Druck schrittweise bis zum Erreichen der Traglastgrenze aufgebracht. Als Abbruchkriterium wurde Überschreiten der plastischen Dehnung von 5 % definiert. Es zeigt sich, dass nicht die Rohrkappe, sondern das Rohr zuerst versagt.


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