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Samstag, 15. Dezember 2018

EASYPIPE

  • Ein Programm zur Festigkeitsberechnung von Rohrleitungen


Das Programm EASYPIPE dient zur Festigkeitsberechnung von Rohrleitungen und zur Ermittlung von Belastungen von Unterstützungen, Armaturen, Kompensatoren und Behältern.

Das Programm EASYPIPE ist wegen der einfachen Handhabung bei der Berechnung von Rohrleitungen  für den Anlagenbau besonders geeignet. Berechnung von Plastikrohren, ebenso in Erde oder unter Wasser verlegte Rohrleitungen ist möglich.

Folgende äußere Belastungen können auf das Rohrleitungssystem einwirken und mit dem Programm verarbeitet werden:

  • Eigengewicht, ersatzstatische Erdbebenbelastungen
  • behinderte Wärmedehnung
  • Endpunktverschiebungen, z.B. Komponentenbewegungen
  • aufgebrachte Lasten wie: Einzel-, Strecken-, Windlasten
  • Verformungen des Systems durch Innendruck
  • Responsespektrumbelastungen in 3 orthogonalen Richtungen, mit beliebigen Einflußfeldern
  • Zeitverlaufsanregung mit nichtharmonischer Funktion, z.B. Druckstoßberechnung
  • Zeitverlaufsanregung mit direkter Kopplung an das Fluiddynamik-Programm KEDRU
  • Zeitverlaufsberechnung nach einer statischen Auslenkung

Das erstellte mathematische Modell der Rohrleitung kann graphisch in Form isometrischer Figuren dargestellt werden.

Aus den Schnittgrößen der Lastfälle werden Spannungen berechnet, überlagert und bewertet nach den Regeln von

  • ASME-NB 3600
  • ASME-NC 3600
  • ANSI-B31.1
  • ANSI-B31.3
  • FDBR
  • AGFW
  • KTA 3201.2
  • KTA 3211.2 A2,A3
  • KTA 3211.2 A1
  • EN 13480-3

Geometrieeingabe

Die eleganteste und einfachste Eingabe erfolgt interaktiv graphisch mit EASYPLOT, einem Isometrierungsprogramm. Einzelisometrien werden automatisch zu Gesamtisometrien zusammengeführt. Auf Wunsch kann die gesamte Rohrleitung maßstäblich als volumetrisches 3D-Bild mit verdeckten Kanten dargestellt werden: aus beliebigen Ansichten, als Risse oder isometrisch.

Eine Datenbank enthält Federn, Dämmungsdaten, Materialdaten und maximal zulässige Belastungen für Komponenten. Rohrklassen werden interaktiv über Masken eingegeben oder eingelesen: auf diese greift EASYPLOT beim Geometrieaufbau zu, wodurch eine zentrale Qualitätssicherung möglich ist.

Natürlich ist auch eine alphanumerische Eingabe möglich: dazu werden Differenzkoordinaten verwendet; wahlweise besteht auch die Möglichkeit der Absolutkoordinateneingabe. Es können kartesische, Zylinder- und Polarkoordinaten verwendet werden. Eine automatische Generierung der Zwischenpunkte erfolgt bei Überschreibung der kritischen Länge für die Dynamik als Funktion der erwünschten Frequenz.

Strukturberechnung

Folgende Details sind interessant:

  • Die Materialdaten aller gängigen Rohrleitungsstähle sind im Programm gespeichert, so daß die temperaturabhängigen Werkstoffkennwerte automatisch abgerufen werden.
  • Definition von Konstanthängern, Federhängern und Stoßbremsen, so daß die Geometriedaten für die verschiedenen Lastfälle - insbesondere behinderte Wärmedehnung und Dynamik - nicht geändert werden müssen (Vermeidung häufiger Fehler)
  • Eingabe von Lokalsystemen bei schrägen Federelementen mit Eingabe nach der Methode 3 Punkte
  • Das Programmsystem verfügt über ein Nachlaufprogramm zur Überlagerung der Lasten aus verschiedenen Lastfällen. Dabei können die Überlagerungen der Reaktionen bei Auslegungsbedingungen, bei Notfallbedingungen und bei Schadensfallbedingungen getrennt erfaßt werden. Dies ist wichtig, weil dafür unterschiedliche zulässige Spannungen bzw. Auflagerreaktionen gelten
  • Fehlervermeidung durch interne Plausibilitäsbetrachtungen
  • Eingabe von Belastungsbereichen: durch Abschnittskarten können in verschiedenen Bereichen unterschiedliche Belastungen wie Druck, Temperatur oder Beschleunigungen (Mehrfachanregung in verschiedenen Höhen!) eingegeben werden
  • Berücksichtigung von Rohrreibung auf Lagern und innerer Reibung in Gelenken und Gelenkkompensatoren
  • Eine sehr benutzerfreundliche Eingabemöglichkeit zum Generieren von Mantelrohrleitungen mit eventuellen Distanzstücken zwischen Produkt- und Mantelrohr besteht
  • Abheben von Lagern ist möglich, es erfolgen entsprechende Warnhinweise an den Benutzer
  • Das Spiel in Lagern (GAP-Elemente) für statische und dynamische Berechnung
  • Viskosedämpfer - zur Energievernichtung bei Schwingungen
  • Einfach Kompensatorberechnung
  • Wahl der spannungsfreien Temperatur

    Spannungsauswertung

    Die Spannungen aller Rohrelemente werden gemäß Regelwerk berechnet. Dabei können auch Lastfälle mit verschiedenen Randbedingungen kombiniert werden.

    Spannungserhöhungsfaktoren für sämtliche Rohrleitungsbauteile wie Krümmer, Abzweige, Reduzierungen etc., sind implementiert. Die Ergebnisse dieser Berechnung sind elementweise ausgewertete Spannungen, geordnet nach Gleichungen.

    Eine Tabelle der 10 höchsten Spannungen sowie der 10 höchsten Spannungsausnutzungen wird für jede Vergleichsspannung erstellt.

    Außerdem wird bei ASME NB 3650 oder KTA 3201.2 im Rahmen der Ermüdungsanalyse eine Tabelle der 10 höchsten Ermüdungsfaktoren erstellt.

    Grafische Darstellung

    • Die Darstellungskoordinaten und das DIN-Format (A4 bis A0) sind frei wählbar
      Ein oder mehrere Teilstränge können geplottet werden
      Fenster- und Zoomfunktion
    • Nach Anwahl wird die Vermaßung dargestellt
    • Verformungsplots - und bei Zeitverlaufsrechnungen Momentaufnahmen davon - können dargestellt werden
    • Plotten der Bewegungen ausgewählter Punkte
    • Darstellung eine Fourieranalyse der Bewegungen
    • Darstellung der Schwingungsformen
    • Option: Knotennummern nur für Unterstützungen, um diese wichtigsten Knoten bei großen Systemen auch tatsächlich lesen zu können
    • Alle Unterstützungen können mit dem zugehörigen Rohrstück ausgeplottet werden, wobei das globale und lokale Koordinatensystem dazugezeichnet wird: für den Bericht und als optische Eingabekontrolle

    Die beigefügte Abbildung zeigt den Verlauf einer teilweise mantelbeheizten Rohrleitung, die verformte Struktur aufgrund von Wärmedehnung. Die Geometrie dieser Leitung wurde mit EASYPLOT generiert.

    Beispiel für EASYPIPE-Grafik:

    (zum Vergrößern klicken)
    Beispiel für EASYPIPE-Grafik

    Tabellenausgabe

    Der Output-Prozessor ist ein Nachlaufprogramm. Er dient zur Überlagerung und Auswahl von Verschiebungen und Schnittgrößen aus verschiedenen Lastfällen. Die Ausgabe erfolgt in Excel-Tabellen sowie als Print auf standardisierten DIN A4-Formblättern. Im einzelnen werden folgende Tabellen erstellt:

    • Tabelle des Unterstützungskonzeptes mit Angabe der Unterstützungstyps, der Behinderungsrichtung und der Federsteifigkeit.
    • Tabellen mit Massenbelegung (Streckenmassen, Einzelmassen)
    • Tabellen mit Materialeigenschaften
    • Tabelle der Kräfte und Momente sowie der Verschiebungen und Verdrehungen in lokalen Koordinaten bei allen Lastfällen für jeden Unterstützungspunkt
    • Tabelle der Schnittkräfte und -momente an Armaturen bei Lastfällen für die Anschlußpunkte der jeweiligen Armatur.
    • Tabelle der Differenzbewegungen (Verformung) bei Kompensatoren
    • Tabelle der Spannungen in jedem Berechnungspunkt
    • Tabelle der höchsten Spannungsausnutzungen
    • Diese Tabellen können auch in eine Datenbank bzw. Files ausgegeben werden, die von Programmen wie Excel, Word etc. bearbeitet werden können.

    Bei Fragen und Anregungen senden Sie bitte das Kontaktformular: