MeFeX GmbH

Konstruktion und Berechnung von
Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen

μTube - Rohrberechnung


Mainwindow - Tube

μTube nutzt die analytisch exakte Lösung von geschichtet aufgebauten Faser-Kunststoff-Verbundrohren, um eine schnelle und unkomplizierte Berechnung von axialsymmetrisch belasteten Rohren durchzuführen. Damit können z.B. Antriebswellen oder zylindrische Bereiche von Hochdruckbehältern ausgelegt werden.

Aufgrund der kurzen Rechenzeiten eignet sich die analytische Lösung sehr gut für Optimierungen und Parameteruntersuchungen. Hierzu kann wieder das implementierte Python-Interface (μPyChain) genutzt werden.

Derzeit können nur axialsymmetrische Lastfälle berechnet werden. Das ist für den Großteil der Anwendungen von FKV-Rohren ausreichend. Wir arbeiten zurzeit daran, auch Degradationsprozesse abzubilden. Momentan steht nur eine lineare Berechnung der Rohre zur Verfügung:

Design importieren

Wie bereits in μPlate können neue Designs sehr einfach direkt aus dem μDesigner importiert werden. Jeder Rohrberechnung wird ein Innenradius und eine Rohrlänge zugewiesen. Die Berechnung erkennt automatisch, ob mit UD-Schichten oder ausgeglichenen Winkelverbunden (AWVs) gerechnet wird. Die Ergebnisse werden im für den Konstrukteur wichtigen Faserkoordinatensystem dargestellt. Globale Spannungen und Verzerrungen können derzeit nur über das Python-Interface (μPyChain) ausgelesen werden. Einige wichtige globale Ergebnisse der Rohrberechnung werden im Info-Fenster ausgegeben.

Um verschiedene Designs besser vergleichen zu können, besteht zusätzlich die Möglichkeit, mehrere Berechnungen parallel durchzuführen und zu visualisieren.

Lineare Berechnung

Nachdem der Innenradius und die Länge des Rohres festgelegt wurden, kann die Last eingegeben werden. Zur Auswahl stehen Innendruck, Außendruck, Axialkraft, Moment und eine Temperaturdifferenz. Die gewünschten Einheiten können frei gewählt werden.

Ergebnisse Visualisieren

Die Berechnungsergebnisse werden tabelarisch und grafisch visualisiert. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Last linear zu skalieren, bis der erste Zwischenfaserbruch oder Faserbruch eintritt. Damit kann z.B. sehr einfach der Berstdruck eines Hochdrucktanks im Zylinder berechnet werden.

Generelle Informationen zum Rohr

Neben der Spannungs- und Dehnungsberechnung werden auch einige wichtige generelle Informationen zur Rohrverformung ausgegeben. Mit Hilfe der Verschiebung des Innen- und Außenradius unter der aufgegebenen Last kann überprüft werden, ob Bauraumrestriktionen eingehalten werden.

Zusätzlich werden die axiale Dehnung und die Verdrillung des Rohres angegeben. Damit kann die Axial- und Torsionssteifigkeit des Rohres berechnet werden. Diese Steifigkeiten gehen in viele Abschätzungsformeln für Beulmomente oder kritische Eigenfrequenzen ein.