Steigerung der Tragfähigkeit in exzentrisch beanspruchten Verbindungen durch den Einsatz von Schließringbolzensystemen

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AiF-Nr.:

17824BR

EFB-Nr.:

04/114

Kurztitel:

Exzentrisch-SRB

Laufzeit:

01.04.2015 - 30.09.2017

Forschungsstelle:

FAGP Rostock


Projektbeschreibung

Ziel des Forschungsvorhabens ist eine Methodik, die es ermöglicht exzentrische Verbindungen mit Schließringbolzen (SRB) analytisch sowie mit Hilfe der FEM zu erfassen und auszulegen.
In den meisten Konstruktionen sind nicht zentrisch oder querbeanspruchte Verbindungen vorzufinden. Viel mehr wird das Fügeelement konstruktionsbedingt einer Exzentrizität ausgesetzt. Beispielsweise sind L-Flansche exzentrisch beanspruchte Verbindungen. Das Fügeelement wird neben der Zugbeanspruchung gleichzeitig Biegebeanspruchungen ausgesetzt. Grundsätzlich ist eine exzentrische Beanspruchung zu vermeiden. Der Grund liegt in einer ungünstigen Beanspruchung der Schraube (Biegebeanspruchung/Kerbwirkung des Gewindes) und damit verringerter Betriebsfestigkeit. Der Schließringbolzen bietet gegenüber der konventionellen Schraube folgende Vorteile:

  • größerer nutzbarer Spannungsquerschnitt bei gleichem Nenndurchmesser
  • günstigeres Ermüdungsverhalten aufgrund einer geringeren Kerbwirkung der Rillengeometrie
  • Entfall des Wartungsaufwandes (kein Nachziehen notwendig)

Eine Steigerung der Tragfähigkeit in exzentrisch beanspruchten Verbindungen durch den Einsatz von SRB ergibt sich bei schwingender Beanspruchung. Die günstigere Schwingfestigkeit von SRB und der höhere Spannungsquerschnitt bergen eine Menge Rationalisierungspotenzial. Durch geringere Nenndurchmesser ergäben sich geringere Exzentrizitäten, was zu Einsparungen im Materialeinsatz, Fertigungsaufwand, Wartung und Unterhalt führt. Letztendlich fehlen analytische Regeln und numerische Modelle zur Auslegung von exzentrischen SRB-Verbindungen.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen einheitliche Regeln zur Ermittlung der SRB-Kraftfunktion (in Abhängigkeit der Nachgiebigkeit für SRB und Bauteile) und nicht für einen speziellen Flanschtyp ermittelt. Experimentelle Ergebnisse werden mit denen aus der FEM verglichen und bewertet. Der Endanwender erhält eine Möglichkeit zur Bemessung der tatsächlichen Tragfähigkeiten.


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