flangevalid - Flanschberechnung mit der Finite Elemente Methode (FEM)

Finite Elemente Methode

Die Finite-Elemente-Methode (FEM), auch "Methode der finiten Elemente" genannt, ist ein numerisches Verfahren zur Lösung von partiellen Differentialgleichungen. Sie ist ein weit verbreitetes modernes Berechnungsverfahren im Ingenieurwesen und ist das Standardwerkzeug bei der Festkörpersimulation. Das Verfahren liefert eine Näherungsfunktion an die exakte Lösung der Differentialgleichung, deren Genauigkeit durch die Erhöhung der Freiheitsgrade und damit des Rechenaufwandes verbessert werden kann.(Quelle: Wikipedia)

FEM Flanschberechnung

  • 02_netz_schnitt_klein
  • 06_temperatur_profil_klein
  • 05_flaechenpressung_dichtung_klein

Neben der Flanschberechnung nach üblichen analytischen Berechnungsprogrammen rechnen wir Flanschverbindungen nach der Finite Elemente Methode. Die verwendete Software ist ANSYS Mechanical.

Durch die umfangreich vorhandenen Daten aus dem flangeValid System Designer 3D können Flanschverbindungen oder auch einzelne Elemente über die Generierung von z.B. IGES-Files direkt in ANSYS eingelesen, vernetzt und mit den erforderlichen Lastfällen analysiert werden. Insbesondere die von der Realität deutlich abweichenden rechnerischen Ergebnisse der analytischen Programme für die Lastfälle Montage, Design und Betrieb mit externen Lasten und Start Up werden detailliert nachgewiesen. Die Abbildungen zeigen das generierte Netz und beispielhaft den Temperaturverlauf im Flanschsystem und die Flächenpressung auf der Dichtung.

DIN EN 1591-1 (rechnet keine Apparateflansche)

Dichtung oder Wahrheit?

gerechnet
So wurde gerechnet:

  • kein Klöpperboden
  • kein Trennblech
  • keine Flanschstutzen für Ein- und Auslass
  • keine Rohrbündelplatte
  • nur ein Flansch mit Rücksprung
  • keine Dichtung mit Mittelsteg (hätte 28% mehr Dichtfläche)
  • Dehnhülsen als Ersatz für Schraubenlängen

gebaut
So wurde tatsächlich gebaut:

Berechnung von Flanschverbindungen nach der
Finite Elemente Methode

Betrachtung der diversen Flanschberechnungen
  • AD 2000-Merkblatt B7/B8
  • DIN EN 1591-1
  • VDI 2230-2
  • ASME Section VIII Div.1 App.2 und VIII Div.2 App.4.16
  • ®flangevalid / ANSYS
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