ROHR2fesu

Zusatzmodul
Finite Elemente Analyse für Substrukturen in ROHR2

ROHR2fesu ist ein Zusatzmodul zum Programm ROHR2 zur Detailuntersuchung von lokalen Bereichen in Rohrleitungen und Behältern.
Mit ROHR2fesu lassen sich auf einfache Weise fast beliebige kreisförmige und elliptische Geometrien als Substrukturen aus Schalenelementen modellieren, die voll in das ROHR2-Stabwerk integriert sind. Damit ist es möglich, unter Beibehaltung des Stabwerkmodells für das Gesamtsystem, Detailuntersuchungen für problematische Bereiche durchzuführen. Die Schalenberechnung erfolgt nach der FE-Methode.
In dem Netzgenerator von ROHR2fesu werden Verschneidungszonen von Abzweigen, Stutzen, Nocken ohne und mit Verstärkungsscheiben automatisch vernetzt. Der ROHR2fesu-Anwender hat die Möglichkeit, die Netzauflösung auf sehr einfache Art zu steuern.
ROHR2fesu ist umfassend nach dem Stand der Technik verifiziert.

ROHR2fesu bietet:

  • komplette Integration der FE-Struktur(en) in das anschließende Stabwerk mit Übernahme der Belastung aus ROHR2
  • einfache parametergesteuerte Modellgenerierung und Vernetzung
  • kurze Rechenzeiten
  • automatisierte Spannungsbewertung und Dokumentation
  • Spannungsanalyse in Anlehnung an EN 13445, Anhang C, ASME Section VIII, Div. 2, Part 5 sowie AD S4

ROHR2 Zusatzmodul

ROHR2fesu ist erhältlich als Zusatzprogramm zur Einzelplatzlizenz und zur Netzwerklizenz ROHR2.
Die Systemvoraussetzungen entsprechen denen des Programms ROHR2. Erforderlich zum Betrieb des Zusatzprogramms ROHR2fesu ist eine Programmlizenz ROHR2.

Aufgabe von ROHR2fesu

Aufgabe von ROHR2fesu ist die Modellierung und Berechnung von Schalen-Substrukturen zur genaueren Untersuchung von Steifigkeit und Spannungskonzentration in Störstellenbereichen von Rohrstrukturen.
Zur Berücksichtigung der Substruktur im Stabwerk wird eine Steifigkeitsmatrix ermittelt.
Für die im ROHR2-Stabwerkmodell berechneten Lastfälle und Lastfallkombinationen werden auf den Schalenstrukturen Elementspannungen ausgewertet.

Schwerpunkte der Anwendung

Schwerpunkt der Anwendung sind die Problemfälle der Stabwerkmodellierung bezüglich Steifigkeits- und Spannungsberechnung wie z. B.

  • Verschneidungen von Rohrleitungselementen allgemein
  • Sonderausführungen, für die Regelwerke nur zur Innendruckauslegung, nicht aber zur Berechnung äußerer Kräfte und Momente vorhanden sind
  • Bauteile mit Überschreitung des Gültigkeitsbereiches der k- und i-Faktoren
  • Sonderausführungen, für die k- und i-Faktoren in den Regelwerken fehlen
  • Interesse an lokaler Spannungsverteilung, z.B. für Erschöpfungsberechnungen
  • Optimierung von Details in Rohrleitungs- und Behälterkonstruktionen
  • Behälterstutzen und -Nocken ohne und mit Verstärkungsscheiben
  • Großrohre mit Segmentbögen
  • Berechnungen nach Istmaßprotokollen, z.B. Bögen
  • Schädigungsuntersuchungen an korrodierten oder erodierten Rohren
  • Detailuntersuchung der Innendruckaufbiegung bzw. Zubiegung an ovalisierten Bögen

Selbstverständlich können auch Standardausführungen von Rohrbauteilen (z.B. nach EN 13480) mit ROHR2fesu modelliert und berechnet werden.
Es können  Spannungsauswertungen in Anlehnung an EN 13445, Anhang C, ASME Section VIII, Div. 2, Part 5 sowie AD S4 durchgeführt werden.

Integration in das Programmsystem ROHR2

ROHR2fesu ist voll in die grafischen Benutzeroberfläche von  ROHR2 integriert.

Der detailliert zu untersuchende Bereich wird im Stabwerkmodell markiert. Für den markierten Bereich wird aus den Informationen des Stabwerks (Geometrie, Abmessungen, Bauteiltyp wie Rohr, Bogen, Boden) ein grobes Modell der Substruktur erstellt welches in ROHR2fesu dann vom Benutzer durch Angaben ergänzt werden muss, die im Stabwerk nicht vorhanden sind. Die Substruktur wird über deren Systemlinien oder als vereinfachtes Schalenmodell im Stabwerk dargestellt. Durch einen Doppelklick auf die Substruktur im Stabwerkmodell wird ROHR2fesu für diese Substruktur gestartet um dieses zu bearbeiten bzw. die Ergebnisse dieser Substruktur zu analysieren und zu dokumentieren.

Die Zuordnung von Belastungen (Wind, Schnee, .. ) und Betriebsdaten zu den Superelementen geschieht analog zu der Zuordnung der Daten zu den Stabelementen in ROHR2.

ROHR2 Berechnung des anschließenden Stabwerks

Die Steifigkeit der Substruktur wird im Stabwerk durch eine sich aus der FE-Berechnung ergebenden Steifigkeitsmatrix korrekt berücksichtigt.

ROHR2fesu-Berechnung der Substruktur

Die Lasten, die sich an den Übergangsknoten im Stabwerk ergeben werden automatisch für die Berechnung der Substruktur übernommen, Lasten aus der Substruktur werden für das Stabwerk übernommen.

Superelemente
SE-Bauteile Rohr Konus , zentrisch, exzentrisch , elliptisch,
Bogen, Rundbogen, Segmentbogen, Istbogen, Faltrohrbogen
SE-Bauteil Rechteckkanal
SE-Bauteile Boden Kugelscheibe, Torusscheibe Konkav/ konvex, Ellipsoidscheibe
SE-Bauteile Punkt Übergangsstern

  

Finite Elemente Analyse für Substrukturen in ROHR2 - Anwendungsbeispiele
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Einfacher schräger Abzweig

Ein einfacher (schräger) Abzweig wird durch zwei Superelemente des Typs zentrischer Konus erzeugt. Für den Verschneidungsbereich werden Eigenschaften wie Ausrundungsradius, Überstand oder Verstärkung definiert.

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Norm-Tee mit konischen Übergängen

Die zylindrischen Ansätze des Norm-T-Stücks werden durch Superelemente des Typs Zylinder erzeugt. Die konischen Übergänge zur Mitte des T-Stücks sind Superelemente des Typs zentrischer Konus, jedoch mit unterschiedlichen Abmessungen am Anfang und Ende. Für die Verschneidung wird ein Ausrundungsradius angegeben.

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Kugelformstück

Die zylindrischen Ansätze sowie die konischen Übergänge werden durch Superelemente des Typs zentrischer Konus erzeugt. Die Kugel wird durch das Superelement Kugelscheibe (hier als Sonderfall: komplette Kugel) erzeugt.

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Stütze im Bogen

Die Stütze sowie die zylindrischen Ansätze werden durch Superelemente des Typs zentrischer Konus erzeugt.
Der Bogen wird durch ein Superelement des Typs Bogen (hier als Rundbogen) erzeugt.

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Abzweig in exzentrischer Reduzierung

Der Stutzen sowie die zylindrischen Ansätze werden durch Superelemente des Typs zentrischer Konus (Zylinder) erzeugt. Die Reduzierung wird durch ein Superelement exzentrischer Konus erzeugt.

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Hosenstück

Die zylindrischen Ansätze werden durch Superelemente des Typs zentrischer Konus (Zylinder) erzeugt.
Die zwei „Reduzierungen“ werden durch Superelemente des Typs exzentrischer Konus erzeugt

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Finite Elemente Analyse für Substrukturen in ROHR2 - Komplexe Systeme