Dimensionierung des Druckbehälters: Gelenkdruckkraft

Hallo ihr alle

Aktuell arbeite ich an der Dimensionierung eines Finite-Elemente-Druckbehälters (nach CODAP).

Vereinfacht ausgedrückt besteht das Gerät aus zwei halben Kästen (Würfeln), die durch Verschraubung mit einer Gummidichtung zusammengefügt werden.

Meine Frage ist folgende: Wie sollen wir die Kräfte modellieren, die durch die Kompression des Gelenks entstehen (Sitzdruck, Anziehen der Schrauben...)

Die Modellierung und Berechnung erfolgt mit dem statischen Modul solidworks simulation. Im Moment habe ich das Eigengewicht und den inneren Druck angewendet, aber ich sehe nicht, wie ich die Druckkräfte des Gelenks aufbringen oder wie ich diese Kräfte definieren soll...

Wenn Sie irgendwelche Denkanstöße haben, bin ich dafür.

Vielen Dank im Voraus an alle.

Aufrichtig

Alexander.

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Hallo

Wenn die Norm in diesem Punkt nichts vorschreibt, dann deshalb, weil sie nicht dimensioniert sein sollte.

A priori würde ich sagen, dass man einfach starre Verbindungen auf der Höhe jeder Schraube setzen kann. Anschließend muss überprüft werden, ob der Anzug der Schrauben eine Kraft gewährleistet, die mindestens der Reaktion auf jeden starren Stab entspricht (um die Nichtablösung zu bestätigen).

Anschließend ist der von der Dichtung ausgeübte Druck nur das Gegenstück zur Anzugskraft der Schrauben.

Es kann auch erforderlich sein, die Verformung des Flansches zwischen den Klemmstellen zu überprüfen, um sicherzustellen, dass keine Undichtigkeiten vorhanden sind. Es hängt aber auch von der verwendeten Dichtungstechnologie ab (Flach oder O-Ring, mit oder ohne Nut usw.)

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Hallo und vielen Dank für Ihr Feedback.

Die Bauordnung (CODAP) legt die Berechnungsmethode fest, jedoch nur für kreisförmige Flansche...

 

Ich dachte darüber nach, Bolzenverbinder (oder Volumenkontakte) zwischen den Schraubenlöchern meiner beiden Flansche zu modellieren. Dann dachte ich daran, die Druckkraft der Dichtung (es handelt sich um eine flache, rechteckige Gummidichtung, die identisch mit den Flanschen geschnitten ist) auf die Höhe der Spannweite der Dichtung aufzubringen. Ich sehe jedoch nicht, wie ich den Wert dieser Anstrengung berechnen soll... Benötige ich den Wert von m und y (Anzugskoeffizient und Sitzdruck)?

 

Vielen Dank im Voraus

Aufrichtig

Sie berechnen die notwendige Klemmkraft: Sitzdruck + Druckkraft auf Ihrem äquivalenten Querschnitt -> dies ergibt eine minimale Gesamtkraft, die Sie durch die Anzahl der Schrauben dividieren, und dies ergibt Ihren Vorspannaufwand pro Schraube.

Auf der anderen Seite bedeutet es, dass Sie eine Berechnung mit der Kontaktverwaltung durchführen (und dass Sie in der Lage sein müssen, genügend Informationen über das Material der Dichtung zu haben, um sie zu modellieren). Im schlimmsten Fall können Sie Ihre Dichtung immer noch aus reinem PTFE modellieren.

Die Kontaktverwaltung kann Ihre Kalkulation schnell sehr lang machen (aber sie kann bestehen).

Das große Plus ist, dass Sie so den Anpressdruck rund um Ihr Gelenk ausüben können (in den Ecken sollten Sie schöne Überraschungen erleben).

Stellen Sie sicher, dass Sie ziemlich dicke Flansche haben, da der auf die Wände ausgeübte Druck sie verformen und dazu führen kann, dass Ihr quadratischer Flansch uneben wird > Verlust des Sitzdrucks > Undichtigkeiten im wirklichen Leben.

Du wirst schnell merken, dass es nicht umsonst ist, dass die Zaumzeuge rund sind, sobald du aus dieser Geometrie herauskommst, kann es schnell zum Ärger werden.

Die einfache Lösung: ein O-Ring in einer maschinell bearbeiteten Nut. Ihre Flansche stehen in Metall/Metall-Kontakt, Sie haben keinen Sitzdruck mehr und die 2 Flansche verformen sich zusammen, wenn Sie genügend Schrauben haben, so dass Ihre Verbindung immer gequetscht wird, unabhängig vom Druck in Ihren Würfeln.

 

Viel Glück

 

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Hallo Froussel und vielen Dank für dein Feedback.

 

1) Wenn ich einen gemeinsamen Sitzdruck von 1,4 MPa habe (für das Beispiel), übe ich einen Druck von 1,4 MPa auf meine Flanschflächen aus (zusätzlich zu meinem Arbeitsdruck in der Box...)?

 

2) Warum die Verbindung modellieren und diesen Sitzdruck nicht nur auf meine Flanschflächen ausüben?

 

3) Derzeit werden meine beiden halben Boxen durch einen massiven Kontakt zwischen den Schraubenlöchern und einen "No Penetration"-Kontakt zwischen den beiden Flanschflächen "zusammengebaut". Ist diese Modellierung kohärent?

 

Vielen Dank im Voraus.

Hallo

 

So bin ich schließlich vorgegangen:

- Ich habe die Druckkräfte der Verbindung nach einem "kreisförmigen" Flansch (nach CODAP C6.5) mit einem Durchmesser berechnet, der meinen rechteckigen Flanschen entspricht

- Ich habe diese Kräfte auf meine rechteckigen Flansche angewendet

- Ich habe meine Kammer mit diesen Kräften sowie den anderen Lasten (Innendruck, hydrostatischer Druck...) berechnet.

- Ich habe überprüft, ob die Kräfte in den Schrauben geringer waren als die zulässigen Kräfte

 

Aufrichtig

Alexander.

Alexander

 

Hier sind einige späte Kommentare ;-)

Punkt 1: Der Sitzdruck ist ein Druck, der auf Ihr Gelenk ausgeübt wird, um es wasserdicht zu machen. Sie müssen mit dem Querschnitt Ihres Gelenks Ihre Sitzkraft berechnen (der Sitzdruck x der Querschnitt des Gelenks). Dann berechnen Sie die Kraft, die dem Druck Ihres Behälters entspricht (innerer Abschnitt Ihrer Dichtung x Ihr Kaluldruck). Mit diesen 2 Kräften ermitteln Sie die Kraft, die auf Ihren Flansch ausgeübt werden soll (das Maximum Ihres Sitzdrucks und die Druckkraft + m x Druck x Gelenkabschnitt). Sie dividieren dies durch die Anzahl der Schrauben und erhalten die minimale Vorspannkraft, die auf jede Schraube ausgeübt werden muss.

Punkt 2: Wenn Sie die Dichtung nicht modellieren, werden Sie nicht sehen, was dort vor sich geht (und es ist die kritische Stelle für die Dichtung). Es hängt alles davon ab, wonach Sie suchen. Wenn es nur der Druck des Behälters ist, kann es ausreichen, wenn du sicher sein willst, dass dein Joint nicht ausläuft, ist er wahrscheinlich nicht ausreichend.

Punkt 3: Wenn Sie es geschafft haben, so zu modellieren, haben Sie die Dicke der Fuge nicht berücksichtigt. Das Verhalten der mechanischen Teile sollte noch recht realitätsnah sein, aber man ist immer noch starrer als im echten Leben. Als ich Probleme mit der Abdichtung an länglichen/ovalen Flanschen hatte, stellten wir fest, dass durch die Verformung der Kästen durch den Druck einige Schrauben ausgestoßen wurden (die Flansche rückten an diesen Stellen näher heran). Bei der Modellierung können Sie diese Art von Phänomen nicht erkennen, da die Flansche mit jedem Loch verschweißt sind. Am besten ist es, die Kontaktoption ohne Durchdringung zwischen den 2 Flanschen beizubehalten, aber Bolzenverbinder auf Höhe jedes Lochs zu simulieren. Auf diese Weise können Sie die Anstrengung in jeder Schraube haben.

Auf der anderen Seite bedeutet die Tatsache, dass Sie Metall / Metall zwischen Ihren Flanschen sind (ohne Verbindungen), dass sie sich sicherlich nicht lösen werden (Sie haben nicht die Biegung in den Flanschen, die mit den Schraubkräften zusammenhängt). Wenn Sie eine Dichtung in Ihre Berechnung einbeziehen (auch in einem Material, das nicht das richtige ist: daher der Vorschlag von PTFE, aber die Basis des SW-Materials enthält auch Gummis...), können Sie die Biegung der Flansche in Bezug auf die Schraubenkräfte sehen. Die Ergebnisse der Berechnung werden sich immer noch stark von denen unterscheiden, die Sie erhalten haben).

NB: Wenn Ihre Verbindung den gesamten Kontaktabschnitt Ihrer Flansche bildet (d.h. sie enthält die Schraubenlöcher), haben Sie eine große Sitzkraft, aber das Ergebnis Ihrer Berechnung wird der Realität sehr nahe kommen (oder der Berechnung mit der Verbindung), da Sie keine/nur eine geringe Biegung in den Flanschen in Bezug auf die Schraubenkräfte haben. Der Kontakt über die gesamte Breite der Flansche begrenzt auch die Biegung des einen Flansches in Bezug auf den anderen. (in meiner Berechnung hatte ich eine ziemlich dünne innere Verbindung im Vergleich zur Breite des Flansches, so dass es einen Punkt der Gelenkigkeit gab)

Hallo

Vielen Dank für Ihr Feedback.

In Wirklichkeit habe ich eine Fuge mit einer Shore-Härte von 70, also keinen Sitzdruck (y = 0 bei Shore-Härte <75).

Die Verbindung ist in der Tat eine Verbindung auf beiden Seiten des Bohrkreises. Mit dem CODAP ist es möglich zu berechnen (siehe beigefügtes Bild):

- HG: Die Druckkraft des Druckgelenks

- HT: Die Kraft, die sich aus der Wirkung des Drucks auf die ringförmige Oberfläche zwischen den inneren Flanschdurchmessern und dem Reaktionsdurchmesser der Dichtung ergibt

- HR: Die ausgleichende Kraft, die auf die zusammengesetzten Elemente ausgeübt wird

- Die HD-Kraft wird bereits durch den Druck im Subwoofer auf mein Modell ausgeübt.

Es sind diese drei Kräfte (HG, HT und HR), die ich auf meine Flansche ausgeübt habe (berechnet mit einem äquivalenten Durchmesser). Ziel ist es, die mechanische Festigkeit der Box zu validieren.

Ich werde versuchen, das Gerät mit dem modellierten Gelenk zu berechnen, damit ich die Ergebnisse vergleichen kann.

Herzliche Grüße

Alexander

 


codap_bride.jpg