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FEM-Berechnung mit einem Schalenmodell und Spannungsnachweise für eine Stahlgießpfanne

von Roland Schmidt (Autor)

Technischer Bericht 2016 26 Seiten

Ingenieurwissenschaften - Metallbautechnik / Metallverarbeitung

Leseprobe

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

[...]

Details

Seiten
26
Jahr
2016
ISBN (eBook)
9783668333970
ISBN (Buch)
9783668333987
Dateigröße
1.6 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v343898
Note
Schlagworte
fem-berechnung schalenmodell spannungsnachweise stahlgießpfanne

Autor

  • Roland Schmidt (Autor)

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Titel: FEM-Berechnung mit einem Schalenmodell und Spannungsnachweise für eine Stahlgießpfanne