Berechnung großer Flanschverbindungen von ... - GL Group

Abbildung 3.3: Elementierung und Randbedingungen der verwendeten FE-Modelle
3.3 Vorspannung und Betriebskraft
Im ersten Belastungsabschitt wird der Schraubenschaft thermisch verkürzt (abgekühlt), bis die vor-
gewählte Vorspannung im Schraubenschaft erreicht ist. Im zweiten Belastungsabschitt wird das FE-
Modell am Mantelblech bis zu einer gewählten Belastung FB vertikal gezogen. Die sukzessive Erhö-
hung der Betriebskraft ist notwendig, da die Lösungsphase von Beginn an aufgrund der vorhandenen
Kontaktelemente nichtlinear erfolgt. Als Ergebnis der Berechnung ergibt sich die Beziehung Schrau-
benkraft FS zu angelegter Betriebskraft FB. Die Wertepaare werden zur besseren Auswertung in Dia-
grammform dargestellt und im folgenden Abschnitt analysiert. Die Betriebskraft FB erzeugt am
Turmblech keine Querkraft. So kann FB/2 der in [ 1 ] definierten Betriebskraft FA gleichgesetzt wer-
den.
3.4 Vergleich mit Versuchsergebnissen
Die FE-Modelle sind in [ 8 ] mit den Versuchsergebnissen aus [ 4 ] verifiziert worden. In den Abbil-
dungen 6.2 und 6.3 werden die Versuchsergebnisse des zweiten und dritten Versuchskörpers den hier
vorgestellten Rechenergebnissen gegenübergestellt. Der Vergleich zwischen Versuch und Rechener-
gebnis zeigt bis zum vollständigen Kantentragen (FAka bzw. Z2) eine gute Übereinstimmung. Die
Rechenergebnisse der 2D- und 3D- Modelle unterscheiden sich nur geringfügig (s. [ 8 ]). Die
Versagenslast der Flanschverbindung kann aufgrund der fehlenden Berücksichtigung der Plastifizie-
rungseffekte nicht richtig wiedergegeben werden.
Die berechneten FS/FA-Kurven liegen leicht unterhalb der Versuchsergebnisse. Im Hinblick auf den
Ermüdungsnachweis ist daher tendenziell eine nicht konservative Abschätzung zu erkennen.
Mit der Verwendung eines Teilsicherheitswertes für die Unsicherheiten der FE-Modelle erreicht
man, daß die berechnenten FS/FA-Verläufe konservativ in der Festigkeitsauslegung der Schrauben
verwendet werden können.
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