FEM-Berechnung mit einem Schalenmodell und Spannungsnachweise für eine Stahlgießpfanne


Technical Report, 2016
26 Pages
Roland Schmidt (Author)

Excerpt

Inhaltsverzeichnis

Einleitung zur FE-Analyse der Stahlgießpfanne

Elementgruppen erzeugen

XY-Ansicht von unten

Materialdaten

Randbedingungen

Belastungen

Formeln

Grafische Darstellung der Spannungen
1.) Pfannenmantel
2.) Pfannenboden mit 40 mm und Zangenlagerung
3.) Verstärkungsblech für Boden-Seitenwand mit 60 mm
4.) Pfannenboden mit Fußlagerung
5.) Zapfen und Rippen
6.) Zangengehänge und Zangenbolzen

Mechanische Eigenschaften der Werkstoffe

Spannungsauswertung
Mantel 25 mm WStE 460 für 370°C
Boden 60 mm WStE 460 Zangenlagerung für 370°C
Boden 60 mm WStE 460 Fußlagerung
Rippen WStE 460 WStE 460
Obere und unterer Ringe WStE 460

Einleitung zur FE-Analyse der Stahlgießpfanne

Bei dem hier vorliegenden FEM-Projekt, wird eine Stahlgießpfanne mit dem FEM-Programmsystem MEANS V8 berechnet, um eine genauere Aussagen über den Spannungsverlauf treffen zu können. Besonders interessiert die Veränderung, wenn die Stahlgießpfanne höher als die offizielle Auslegungsbelastung von 144 t belastet wird.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Folgender Lagerungszustand soll betrachtet werden:

Die Pfanne wird mit einem Gehänge gehoben. Die Steifigkeit des Gehänges wird durch Verstärkungsringe und Verstärkungsbleche erhöht (siehe Skizze).

Folgende Gewichtslasten sollen berücksichtigt werden:

Die Stahlgiesspfanne hat ein Fassungsvermögen von 140 t. Das Gewicht der Ausmauerung beträgt 33t, Pfannengewicht beträgt 21 t (!). Bedingt durch die Betriebstemperatur von 280°/370° Grad Celsius beträgt das E-Modul 190000 N/mm2 und die Dichte 7850 kg/m3.

Welche Spannungen interessieren

Es interessieren hauptsächlich die Biege-, Membran- und Schubspannungen im Bereich der des Bodens, der Zangen, Stege und Verstärkungsbleche.

Elementgruppen erzeugen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3D-Ansicht

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

XY-Ansicht von unten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abmessungen der Krempe:

Die Krempe (blau) am Pfannenboden hat folgende Abmessungen:

Höhe = 230 mm

Breite = 200 mm

Wandstärke = 60 mm

Materialdaten

Für alle 8 Elementgruppen müssen die spezifischen Materialdaten wie Elementdicke, E-Modul und P-Zahl eingegeben werden.

EG 1: Mantel mit Wandstärke 25 mm EG 2: Boden mit SHEL6 mit 40 mm

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

EG 3: Boden SHEL8 mit 40 mm EG 4: Verstärkungsring oben 155 mm

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

EG 5: Verstärkungsring unten mit 170 mm EG 6: Zange D=400 mm Wandst. 290 mm

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

EG 7: Alle Stege mit 150 mm EG 8: Kragen Boden-Seitenwand 60 mm

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Randbedingungen

Die Stahlgiesspfanne wird am linken und rechten Zapfen in z-Richtung gelagert. Am Bodenmittelpunkt werden die Verschiebungen in x- und y-Richtung gesperrt. Mit dieser Lagerung können auch bei eventuellen Temperaturschwankungen keine Zwängungen entstehen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Belastungen

Es werden 3 Lastfälle aufgestellt und miteinander überlagert.

Lastfall 1:

Eigengewicht des flüssigen Roheisens (maximal) mit 140 Tonnen und 4 Tonnen Schla>Formeln

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Lastfall 2:

Eigengewicht der feuerfesten Auskleidung mit 33 Tonnen, die als Ringlast auf den Boden angenommen werden.

Gewichtskraft = 330 000 N

?Anzahl Knoten = 108

Knotenbelastung in z-Richtung = 3055.55 N

Lastfall 3:

Dieser Lastfall wird durch eine Gravitationsbelastung mit der Dichte = 7850 kg/m3 und dem Gravitationsfaktor von –13.6 (Zangenlagerung) und –14.5 (Fußlagerung) auf alle Elemente berechnet.

Diese gibt das Eigengewicht der Pfanne wieder. (Summe 21t) (Gehänge bei Fußlagerung 8t; somit Pfanne max. 29t)

Zusätzliche Belastung durch Temperaturdifferenzen

Hierzu wurden keine Angaben gemacht, es wurde von einer homogenen Temperaturverteilung ausgegangen!

Ergebnisauswertung

Formeln

v. Mises-Membranspannungen

v.MISES Membran = [Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten]

v. Mises-Biegespannungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

v. Mises-Biege- und Membranspannungen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

[...]

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Details

Title
FEM-Berechnung mit einem Schalenmodell und Spannungsnachweise für eine Stahlgießpfanne
Author
Year
2016
Pages
26
Catalog Number
V343898
ISBN (eBook)
9783668333970
ISBN (Book)
9783668333987
File size
1678 KB
Language
German
Tags
fem-berechnung, schalenmodell, spannungsnachweise, stahlgießpfanne
Quote paper
Roland Schmidt (Author), 2016, FEM-Berechnung mit einem Schalenmodell und Spannungsnachweise für eine Stahlgießpfanne, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/343898

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