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Buckling-Tool

Nachweis von Plattenbeulen nach Eurocode EN 1993-1-5 in ANSYS Workbench

Buckling-Tool

Schlanke Stahlplatten kommen in vielen verschiedenen Bereichen zum Einsatz: beim Bau von Brücken, Kränen und Offshore-Plattformen wie auch beim Schiffsbau oder im Hochbau. Diese Strukturen müssen nicht nur gegen Materialversagen dimensioniert werden, sondern auch gegen Stabilitätsversagen, hier Plattenbeulen. Dieser Versagensmodus birgt ein hohes Gefahrenpotenzial, da die betroffenen Platten plötzlich und ohne vorherige Anzeichen versagen. Konstruktion und Auslegung sind deshalb gesetzlich geregelt. Seit 2010 gilt europaweit die einheitliche Norm EN 1993-1-5 (Eurocode3), die sich mit der Berechnung schlanker Platten beschäftigt. Die darin vorgestellte Methode der reduzierten Spannungen erlaubt die Nutzung einer FE-Simulation, um Spannungen und Beulfaktoren für den Nachweis zu ermitteln.

Das von ihf entwickelte Buckling-Tool ermöglicht es, aufbauend auf einer linearen Beulanalyse in ANSYS Workbench den Nachweis nach Eurocode3 automatisiert und für komplexe Strukturen durchzuführen.

Aktuell wird der Nachweis gegen Plattenbeulen für Stahlplatten ohne zusätzliche Versteifung vom Buckling-Tool unterstützt. Das Tool ist vollständig in ANSYS Workbench integriert und wird durch eine an die GUI der Workbench angelehnte Benutzeroberfläche gesteuert.

Erforderliche Materialeigenschaften können direkt aus der ANSYS Materialbeschreibung (Engineering Data) übernommen werden. Die Auswahl der zu untersuchenden Platten kann automatisiert oder manuell erfolgen.

Anhand der Spannungsverteilung aus einer statischen Analyse und den dazugehörenden Beulfaktoren sowie den Werkstoffkennwerten wird für jeden FE-Knoten ein Auslastungsgrad gegen Beulen bestimmt und in der Workbench als Konturplot grafisch dargestellt. Für die einzelnen nachgewiesenen Platten kann automatisiert ein Report erstellt werden, der die wichtigsten Ergebnisse der Analyse zusammengefasst zur Verfügung stellt.

Die Vorteile des Buckling-Tools im Überblick:

  • Nachweis nach EN 1993-1-5, Abschnitt 10: "Methode der reduzierten Spannungen"
  • Vollständige Integration in die ANSYS Workbench
  • Ergebnisvisualisierung von Auslastungsgrad, Schlankheitsgrad und Reduktionsfaktor in ANSYS Workbench
  • Zeitersparnis durch automatisierte Geometrieauswahl, Berechnung und Reporterstellung
  • Untersuchung mehrerer Beulmoden
  • Vermeidung von Fehlern bei manueller Auslegung und Berechnung
  • Automatische Berichterstellung