FEM-Lebensdauerberechnung für eine TÜV-Abnahme. Ermüdungsanalyse Abgasgehäuse nach AD-Merkblatt S2

Inhaltsverzeichnis

Ermüdungsanalyse des Abgasgehäuses nach der AD-Merkblatt S2 ... 1

Berechnung der Vergleichsspannungsschwingbreite und Vergleichsmittelspannung ... 1

Berechnung der zulässigen Spannungsschwingbreite bei bekannter Lastspielzahl ... 4

Berechnung der zulässigen Lastspielzahl bei bekannter Spannungsschwingbreite ... 7

Berechnung der Deckel, Schrauben und Dichtungen mit Zusatzkräften ... 8

Berechnung der Deckel, Schrauben und Dichtungen nach AD-Merkblatt B0/B7 ... 9

Berechnung der erforderlichen Deckel-Wanddicke mit der Finiten Elemente Methode ... 11

Zusammenfassung ... 13

Ermüdungsanalyse des Abgasgehäuses nach der AD-Merkblatt S2

Das vorliegende Gehäuse wird für Versuchszwecke verwendet. Im Betrieb treten Druckschwankungen von maximal 3.0 bar und minimal – 0,8 bar bei einer maximalen Wandtemperatur von 200°C auf.

Für diese Betriebsbedingungen wird eine Lebensdauerberechnung durchgeführt und nachgewiesen, dass das Abgasgehäuse mindestens 1000 Lastzyklen standhält.

Berechnungsgrundlage ist das AD- Merkblatt S2 „Beanspruchung auf Weschselspannung“

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Berechnung der erforderlichen Deckel-Wanddicke mit der Finiten Elemente Methode

Zur Absicherung voriger AD-Merkblatt-Berechnung inder nur Flächenlasten aber keine Einzelkräfte berücksichtigt werden können, wird der Deckel 942 x 1124 mittels FEM nachgerechnet.

Es wird mit der gewählten Wanddicke = 30 mm und einem E-Modul = 200 000 N/mm² gerechnet.

Die berechneten Biegespannungen müssen unter den zulässig primären Biegespannungen liegen:

s _{Betriebsdruck Primär Biegespannung} = 195 N/mm²

s _{Prüfdruck Primär Biegespannung} = 363 N/mm²

Berechnung der Biegespannung ohne Zusatzkräfte

Betriebsdruck: Zulässig, da die maximale Biegespannung = 183.9 N/mm²

kleiner als 195 N/mm² ist.

[Abbildungen werden in dieser Leseprobe nicht angezeigt]

Prüfdruck: Nicht zulässig, da die maximale Biegespannung = 367.9 N/mm²

größer als 363 N/mm² ist.

[Abbildungen werden in dieser Leseprobe nicht angezeigt]

Berechnung der Biegespannung mit Zusatzkräfte

Betriebsdruck: Zulässig, da die maximale Biegespannung = 188.18 N/mm²

kleiner als 195 N/mm² ist.

[Abbildungen werden in dieser Leseprobe nicht angezeigt]

Prüfdruck: Nicht erforderlich

Zusammenfassung:

Auch mit den Zusatzkräften ist die Deckelwanddicke von 30 mm zulässig. Es wird aber empfohlen, aufgrund der beim Prüfdruck leicht über-schrittenen zulässigen Primär-Biegespannungen die Wanddicke auf 32 mm zu erhöhen.

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