Berechnung von Flanschverbindungen nach der Finite-Elemente-Methode: Vergleich der numerischen mit analytischen Berechnungen

摘要

Flanschverbindungen sind Mehrschraubenverbindungen. Die ublichen analytischen Berechnungsfahren fur Flanschverbindungen und Apparate sind reine Festigkeitsberechnungen. Sie sind in der Regel ohne verfahrenstechnische Analysen und Nachweise. Ublicherweise werden sie den Anforderungen an einen realistischen Nachweis nicht gerecht. Wichtige Elemente, wie z.B. Plattierungen, Auskleidungen, Krafte an Mutternauflageflachen werden nicht nachgewiesen. In alien Fallen werden die auftretenden Krafte in eigentlich unrealistischer Weise gleichmassig auf die Flachen verteilt. Die relative Ungenauigkeit der Berechnungen fuhrt, aus Sicherheitsgrunden, zu Uberdimensionierung und damit unnotig schweren Bauteilen. Die Berechnung nach VDI 2230 Blatt 2 fur Mehrschraubenverbindungen rechnet keine Flanschverbindung mit Dichtungen im Krafthauptschluss. Im Apparatebau werden bereits seit Jahren erfolgreich Berechnungen nach der Finite-Elemente-Methode durchgefuhrt. Es wird ein Vergleich der auf ANSYS basierenden Finite-Elemente-Berechnung flangevalid zu ublichen Festigkeitsberechnungen nach AD 2000-Regelwerk (Merkblatt B7/B8), DIN EN 1591-1, ASME Section VIII Div.1 App.2 und VIII Div.2 App.4.16, VDI 2230 Blatt 2 durchgefuhrt und der Nutzen der numerischen Berechnung aufgezeigt.