Richtlinien für die Nutzung der Ergebnisse von elasto-plastischen FEM
Das Institut für fortgeschrittene Werkstoffe der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission hat eine Ausschreibung über die Ausarbeitung von Richtlinien für die Nutzung der Ergebnisse veröffentlicht, die bei Anwendung der elastischen Finite-Element-Methode (FEM) bei der Konstruktion von Druckbehältern ermittelt werden. Die Konstruktionsnormen für Druckbehälter beruhten bislang üblicherweise auf Regeln der Konstruktion nach Formeln (DBF). Angesichts der Entwicklungen in der Datenverarbeitung und der elastischen Finite-Element-Methode (FEM) wurden alternative Methoden der Konstruktion nach Analyse (DBA) als mögliche Konstruktionsverfahren eingeführt. Die am häufigsten verwendete DBA-Methode ist die Belastungskategorisierungsmethode (SCM), wobei die Komponenten der Membranbelastung und Biegespannung anhand der Ergebnisse von FEM-Belastungsanalysen bewertet werden. Die problemlose Verfügbarkeit von erhöhter Datenverarbeitungsleistung bietet den heutigen Konstrukteuren die Möglichkeit, elasto-plastische FEM-Belastungsanalysen durchzuführen. In vielen Bereichen hat sich die DBA-Methode jedoch nicht gleich stark weiterentwickelt, so daß die SCM-Vorgehensweise für komplexe Geometrien und Belastungsbedingungen oft schwierig anzuwenden ist. Die Herausforderung besteht in der Erstellung von Richtlinien für die Nutzung der Ergebnisse von elasto-plastischen FEM-Analysen zur Erstellung von Konstruktionssicherheitsgrenzen für Druckvorrichtungen. Die Entwurfsversion der neuen europäischen Norm für ungebrannte Druckbehälter (nachfolgend als europäische Norm bezeichnet) schlägt eine solche Methode vor, basierend auf dem Konzept der sicheren Last-Analyse, zusätzlich zu der üblicheren SCM-Methode. Dieser sogenannte Direktweg umgeht die allgemein auftretenden Schwierigkeiten, die mit der Anwendung der Belastungskategorisierungsmethode verbunden sind. Die neue Methode ist jedoch in der Industrie noch weitgehend unerprobt, und es wird damit gerechnet, daß ein beträchtlicher Zeitaufwand für die Förderung ihrer unbestreitbaren Vorzüge erforderlich sein wird. Dazu kommt die Tatsache, daß die DBA-Methoden nicht bereitwillig von der PE-Industrie, die im allgemeinen den DBF-Weg bevorzugt, angenommen werden. Es muß genau festgestellt werden, inwieweit dies der Fall ist und welche Gründe es für dieses Ergebnis gibt. Ziel dieses Projektes ist es, mit Hilfe dieser Informationen eine Reihe von Vorschlägen und Maßnahmen zur Förderung und Erleichterung einer weiter verbreiteten Verwendung von DBA-Methoden durch die europäische PE-Industrie vorzulegen. Weitere Angaben sind in den Spezifikationen enthalten. Die Studie muß innerhalb von 18 Monaten abgeschlossen sein.