Berechnung von SchweißverbindungenPraktischen Anwendungen mit MDESIGN Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.-Ing. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden, 14. und 15.06.2007 1 Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr. - Ing. Konrad Leers Großenheidorn Am Bahnhof 10 D 31515 Wunstorf • Gestaltung von Bauteilen zur Herstellung betriebsfester Konstruktionen. • Berechnung von Bauteilen und Gesamtstrukturen (z.B. Schweißkonstruktion) bei statischer und dynamischer Beanspruchung. • Sonderkonstruktionen in Absprache mit dem Auftraggeber. • Konzepte zur Berechnung von Bauteilen mit klassischen Verfahren und mit der Finite - Elemente - Methode. • Technische Gesichtspunkte bei der Beurteilung und Anmeldung von Schutzrechten (keine patentanwaltliche Tätigkeit). Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.-Ing. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden, 14. und 15.06.2007 2 2007 3 .Voraussetzungen für die Bearbeitung von Aufträgen: • Gespräch mit dem Kunden über die Aufgabenstellung und seinen Erwartungen.Konstruktionsanteile .06. • Zeitliche Rahmen.Sonderkonstruktion • Befindet sich die Aufgabenstellung im Rahmen der von der Haftpflichtversicherung gedeckten Risiken.-Ing. Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.Serienprodukt . • Der Charakter der Aufgabenstellung . und 15.Nur Beratung .Einzelprodukt . Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden. 14. in dem die Aufgabenstellung bearbeitet werden soll. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden.1. und 15.-Ing. Ermittlung der Lagerreaktion und der Schnittkräfte Träger mit Einzellasten und Lagerreaktionen Vereinfachung des Trägers aufs Wesentliche Schneiden des Trägers zwischen den Lasteinleitungsstellen Spannung im Träger auf Grund von Biegemoment und Normalspannung. 14.2007 4 .06. Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr. Vorbereitungen für die Berechnung der Schweißverbindung Statik. -Ing.und quer zur Schweißnahtrichtung Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.2.2007 5 . a – Maß für die Berechnung Schweißnähté mit Beanspruchungen längs. Berechnung der Schweißverbindung Gleichungen zur Spannungsermittlung umgesetzt auf die Bedingungen der Schweißnaht Schweißnahtlänge und Fläche. 14. und 15. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden.06. -Ing.2. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden. 14. Berechnung der Schweißverbindung Gleichungen zur Spannungsermittlung umgesetzt auf die Bedingungen der Schweißnaht Schweißnähté mit Beanspruchungen durch Biegemomente Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr. und 15.06.2007 6 . -Ing. und 15. 14. Berechnung der Schweißverbindung Gleichungen zur Spannungsermittlung umgesetzt auf die Bedingungen der Schweißnaht In Längsrichtung verlaufende Schweißnähté mit Beanspruchungen durch Querkräfte Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden.2.06.2007 7 . 2007 8 . und 15. Beispiele Bauteil einer Prüfanlage Bei der Entwicklung wurden folgende Normen zugrunde gelegt: .Keine Eigenfrequenzen zwischen 80 bis 2000 Hz Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.3.06.-Ing.DIN EN 693 – Hydraulische Pressen . Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden. 14. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden. Ein Zylinder ist in der Lager Kräfte bis zu 10 kN aufzubauen. Für die Berechnung wird angenommen. Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.3.2007 9 . dass die Last über einen Zylinder im Extremfall gehalten werden muss.06.-Ing. Beispiele Bauteil einer Prüfanlage In der Mitte der Traverse liegt die Masse von 800 kg auf. und 15. 14. 14. und 15.2007 10 .-Ing.3. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden.06. Beispiele Bauteil einer Prüfanlage Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr. und 15. Beispiele Bauteil einer Prüfanlage Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.2007 11 . 14.3.-Ing. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden.06. und 15. Beispiele Bauteil einer Prüfanlage Gewichtungsgleichung zur Prüfung.06. 14. Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.2007 12 . ob die zulässigen Festigkeitsanforderung eingehalten sind.-Ing.3. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden. Auflagelinie Ladepritsche Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr. und 15. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden.2007 13 . Auf zwei Flächenelement verteilt.-Ing. 14. Beispiel – Ladebrücke nach EN 1398 Gelenklager Belastung durch Gabelstapler mit 6 t Gesamtgewicht.4.06. -Ing.06. Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr. Ursprünglich I – Profil 80 mm hoch mit glattem Sägeschnitt. dass der Kraftfluss mit möglichst wenig Umlenkungen durch die Struktur erfolgt.4.2007 . da die Laschenverbindung mit zulässig. und 15. nach oben mit Überstand von 10 mm und Stoß auf U – Profil 100 mm hoch Optimierter Trägerrahmen unter dem Blech. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf Nach Optimierung Ausklinkung und Knotenblech 14 MDESIGN – Anwendertagung Dresden. 14. Zeil der Optimierung ist. Beispiel – Ladebrücke nach EN 1398 Ursprünglich glatter Sägeschnitt mit zusätzlichen Laschen an den Steg des U – Profils In der optimierten Form mit Ausklinkungen am U – Profil. 06. Beispiel – Ladebrücke nach EN 1398 Angenommen sind bei der Berechnung feste Einspannungen an den Trägerenden. Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.2007 15 . Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden.-Ing.4. 14. und 15. und 15.4.06. Beispiel – Ladebrücke nach EN 1398 Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr. 14. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden.2007 16 .-Ing. 14.06.-Ing. Beispiel – Ladebrücke nach EN 1398 Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden.2007 17 .4. und 15. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden.4. und 15. 14.2007 18 .06. Beispiel – Ladebrücke nach EN 1398 Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.-Ing. 4. und 15.06.843 < 1 sind eingehalten. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden. Beispiel – Ladebrücke nach EN 1398 Ergebnis der Berechnung ohne Verstärkungsknoten. Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.2007 19 .-Ing. Sicherheitsanforderung mit 0. 14.5. Der Anwendungsfaktor wurde mit KA = 1. 2007 20 . 14.-Ing. und 15.06.4. Beispiel – Ladebrücke nach EN 1398 Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden. 5.967 < 1 sind noch eingehalten. 14.-Ing.06.2007 21 . Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden. Sicherheitsanforderung mit 0. Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr. Der Anwendungsfaktor wurde mit KA = 1. Beispiel – Ladebrücke nach EN 1398 Ergebnis der Berechnung mit Verstärkungsknoten.4. und 15. 4. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden. 14. und 15.-Ing.2007 22 . Spannungsspitzen durch Anschluss des I – Profils am Steg der U – Profils und den Überstand Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.06. Beispiel – Ladebrücke nach EN 1398 – FEM-Berechnung der Konstruktion Spannungsspitzen durch Knotenblech und Ausklinkungen im I – Profil unterbunden. Der Berechnungsmodul MDesign Schweißnahtberechnung enthält nicht die Beurteilung nach DIN 15018 (Kranbau). den Nutzer bei der Bestimmung der zulässigen Nahtspannungen durch die durch die Druckschrift DS 952 01 der Deutschen Bahn AG oder durch das Merkblatt DVS 0705 zur Norm DIN EN ISO 5817.06. 14. Dies wären nützliche Ergänzungen. DIN EN 1993-1-1 (Eurocode 3) und FKM Richtlinie. Zusammenfassung • • • Der Berechnungsmodul MDesign Schweißnahtberechnung stützt sich auf die in der Literatur beschriebene Berechnung von einfachen Schweißverbindungen. FEM) in Erwägung gezogen werden. Z. Sind hohe Spannungen oder komplexe Geometrien vorhanden.2007 23 .5. Der Berechnungsmodul MDesign Schweißnahtberechnung führt z. Bei komplexen Konstruktionen kann das Berechnungsmodul MDesign Schweißnahtberechnung erste Abschätzungen liefern. Konrad Leers Am Bahnhof 10 31515 Wunstorf MDESIGN – Anwendertagung Dresden. und 15. Die Ermittlung der Schnittkräfte an der Schweißverbindung sind unabhängig vom dem Berechnungsmodul zu ermitteln.B. Der Berechnungsansatz für Schubspannungen auf Grund von Querkräften sollte nachmals überarbeitet werden. • • • • Ingenieurbüro für Strukturmechanik Dr.-Ing. muss jedoch eine Lokale Spannungsanalyse (z.. Eine zusätzliche Möglichkeit zur Eingabe beliebiger Verbindungsformen könnte das Modul universeller anwendbar machen.