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klink
Newbie
Anmeldungsdatum: 15.09.2005
Beiträge: 9
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 Verfasst am: 14 Apr 2012 - 18:56:55 Titel: Wanddicke für eine Vakuumkammer bestimmen |
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Also es geht um eine Kammer in Form eines Würfels mit jeweils 600mm Kantenlänge. In der Kammer soll ein Vakuum herrschen und außen der Normale Atmosphärendruck.
Ich habe zwar 20mm Wanddicke angesetzt, da mir gesagt wurde in der Praxis ist das ausreichen, doch ich würde dass gerne ausrechnen wie dick die Wand mindesten sein muss. Material der Kammer soll erst mal X2CrNiMo18-14-3 (AISI 316L) sein.
Hat jemand eine Idee wie ich das ausrechnen kann? |
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wasp
Senior Member
Anmeldungsdatum: 13.01.2007
Beiträge: 2541
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| Verfasst am: 14 Apr 2012 - 19:14:09 Titel: |
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Nur so zum verständnis:
Wie ist die Kammer zusammengefügt? Also die Seitenwände. Ich gehe mal nicht davon aus, dass die Kammer aus dem Vollen gefräst wird und dann nur ein Deckel (eine Seitenfläche) aufgesetzt wird, um sie zu schließen.
Weil unter Umständen sind vielleicht die Verbindungsstellen der kritische Bereich.
Handelt es sich um Schweiß- oder Klebverbindungen müsste man das mit den gängigen Formeln berechnen können. Die Kraft ist dann halt Druck*Fläche |
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klink
Newbie
Anmeldungsdatum: 15.09.2005
Beiträge: 9
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| Verfasst am: 14 Apr 2012 - 19:41:12 Titel: |
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Die Kammer soll zusammengeschweißt werden.
F=P*A
F=600mm* 600mm*0,1N/mm²
F=36kN
Die Kraft die auf eine Seite einwirkt habe ich ausgerechnet, doch wie geht es weiter? Wie kann ich die nötige dicke ausrechnen oder ob die 20mm reichen? |
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Lothol
Senior Member
Anmeldungsdatum: 08.03.2009
Beiträge: 1003
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| Verfasst am: 15 Apr 2012 - 02:16:27 Titel: |
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Vielleicht hilft Dir das weiter.
Ich hatte mal in Zusammenhang mit einer Preßluft-Vorrichtung (max. 10 bar (Überdruck)) untersucht, ob die in etwa gleichwertig auch mit Unterdruck (- 1bar) betreibbar wäre.
Dazu beaufschlagte ich einen (nagelneuen) doppelt wirkenden Luftzylinder einmal mit Preßluft und dann mit Unterdruck.
Die Vakuumpumpe war nicht gerade eine Hochvakuumpumpe, zeigte jedoch am Manometer - 1 bar an.
Die jeweilige Kraftwirkung hatte ich mit einer Federwaage gemessen.
Und dabei festgestellt, daß -1 bar Unterdruck der Kraftwirkung von ca. 6 bar Überdruck entsprechen.
Für mich war damit der Fall erledigt.
Wenn Du die Möglichkeit hast, das analog festzustellen, könnte sich Dein Problem auch erledigt haben.
Ich kann Dir leider keine exakten Werte mehr nennen - dazu ist das zu lange her.
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mfG und: mit Stahl gibt's keine Qual |
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klink
Newbie
Anmeldungsdatum: 15.09.2005
Beiträge: 9
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| Verfasst am: 17 Apr 2012 - 22:13:35 Titel: |
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| Hilft mir leider nicht wirklich. |
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Lothol
Senior Member
Anmeldungsdatum: 08.03.2009
Beiträge: 1003
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| Verfasst am: 18 Apr 2012 - 01:33:22 Titel: |
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Was meinst Du, könnte Dir "wirklich" helfen?
Oder anders gefragt: worin siehst Du noch ein Problem bei der Dimensionierung Deiner "Vakuumkiste"? 
_________________
mfG und: mit Stahl gibt's keine Qual |
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wasp
Senior Member
Anmeldungsdatum: 13.01.2007
Beiträge: 2541
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| Verfasst am: 18 Apr 2012 - 01:52:46 Titel: |
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Ich denke er sucht nach einer Formel, mit der er explizit die (Mindest)-Wandstärke in Abhängigkeit des herrschenden Druckes berechnen kann.
Also eine Formel zur Auslegung mit Druck bzw Kraft, Wandstärke und Werkstoffkennwerten.
Diesen Anwendungsfall habe ich leider nicht gelernt im Studium
Aber die Aussage, dass ein bar Unterdruck ungefähr dem Druck von 6 bar Druck entspricht, ist ja schonmal wichtig (wenn es denn so ist). Man bräuchte eine Formel bzw eine Berechnungsmethode, die eine Flächenlast auf einer Fläche betrachtet. Vielleicht gibt es hier etwas aus dem Bereich der Mechanik. Allerdings hat man da ja in der Regel Lagerungen und keine Schweinähte als "Lager".
Hm, ich gehe schlafen...
Edit:
Vielleicht wäre man hier am schnellsten, wenn man jemanden kennt, der sich gut mit FEM-Berechnung auskennt und das ganze einfach mal simuliert. |
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Lothol
Senior Member
Anmeldungsdatum: 08.03.2009
Beiträge: 1003
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| Verfasst am: 20 Apr 2012 - 02:04:43 Titel: |
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| wasp hat folgendes geschrieben: |
| Man bräuchte eine Formel bzw eine Berechnungsmethode, die eine Flächenlast auf einer Fläche betrachtet. |
Ich weiß ja nun nicht, welche Vorstellungen klink bzgl. dessen hat, was ihm "wirklich" zu helfen vermag und fragte deshalb auch nach.
Ansonsten beteilige ich mich ungern an Spekulationen.
Flächenlasten sollten aber "wirklich" keinerlei Problem sein.
Ist doch alles ein uralter Hut:http://de.wikipedia.org/wiki/Schneelast
Ob Schneelast/m^2 oder Unterdruck/m^2 ist doch so wurst wie sonstwas.
Oder nicht?
_________________
mfG und: mit Stahl gibt's keine Qual |
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wasp
Senior Member
Anmeldungsdatum: 13.01.2007
Beiträge: 2541
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| Verfasst am: 20 Apr 2012 - 10:02:14 Titel: |
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Mir erscheint der Vergleich mit der Schneelast als nicht geeignet. Zumindest aus den Informationen aus dem Wiki-Artikel wird für mich nicht ersichtlich, wo die Werkstoffkennwerte des Edelstahls eingehen und das ist ja sicherlich nicht unwichtig.
Aber ich bewege mich auch auf dünnem Eis und frage mich, wieso ich in Mechanik keine dreidimensionalen Flächenlasten gelernt habe  |
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Lothol
Senior Member
Anmeldungsdatum: 08.03.2009
Beiträge: 1003
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| Verfasst am: 22 Apr 2012 - 00:53:54 Titel: |
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| wasp hat folgendes geschrieben: |
| Mir erscheint der Vergleich mit der Schneelast als nicht geeignet. |
Warum erscheint Dir das als nicht geeignet?
Ich denke, Flächenlast ist Flächenlast http://de.wikipedia.org/wiki/Fl%C3%A4chenlast
Ob das nun Schneelast oder Winddruck oder Über- oder Unterdruck ist oder Autos auf einer Decke eines Parkhauses sind:
es läuft im Prinzip alles auf das Gleiche hinaus, nämlich eine Flächenlast.
Genauer gesagt den Lastfall einer Flächenbelastung, die durch ein oder mehrere Bauteil(e) abzufangen ist.
Das hat zunächst einmal auch überhaupt nichts mit Werkstoffwerten zu tun.
Die sind erst dann anzusetzen, wenn es darum geht, eine Dimensionierung der Bauteile mit dem entspr. Werkstoff vorzunehmen.
Das ist bei der "Unterdruckkiste" auch nicht anders.
Erst einmal muß klar sein, auf welchen generellen Lastfall die Problemstellung reduziert werden kann.
Und erst dann sind die Werkstoffwerte herzunehmen, wobei es im Prinzip egal ist, ob es sich um Beton, Stahl oder Edelstahl handelt.
Bei der Unterdruckkiste geht es m.E. darum, zu erkennen, daß die Problemstellung "umgemodelt" werden kann. 
Weil es vom (Berechnungs-) Prinzip her völlig egal ist, ob der Druck von der Unterseite (=Innenseite Kiste) oder von der Oberseite (= von außen her) wirkt.
Dazu muß man aber die äquivalente Kraftwirkung von Unterdruck/Überdruck definitiv wissen.
Ansonsten läßt sich das m.E. auf den typischen Lastfall einer Decke - aufliegend auf vier Außenmauern - reduzieren, die geeignet ist, die entspr. Flächenlast abfangen zu können.
Ob die aus Beton oder Edelstahl ist, spielt an sich keine Rolle.
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mfG und: mit Stahl gibt's keine Qual |
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wasp
Senior Member
Anmeldungsdatum: 13.01.2007
Beiträge: 2541
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| Verfasst am: 22 Apr 2012 - 10:50:57 Titel: |
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| Lothol hat folgendes geschrieben: |
Genauer gesagt den Lastfall einer Flächenbelastung, die durch ein oder mehrere Bauteil(e) abzufangen ist.
Das hat zunächst einmal auch überhaupt nichts mit Werkstoffwerten zu tun.
Die sind erst dann anzusetzen, wenn es darum geht, eine Dimensionierung der Bauteile mit dem entspr. Werkstoff vorzunehmen.
[...]
Erst einmal muß klar sein, auf welchen generellen Lastfall die Problemstellung reduziert werden kann.
Und erst dann sind die Werkstoffwerte herzunehmen, wobei es im Prinzip egal ist, ob es sich um Beton, Stahl oder Edelstahl handelt.
[...]
Ob die aus Beton oder Edelstahl ist, spielt an sich keine Rolle. |
Dann müsste man ja jetzt in die entsprechende Norm schauen, laut wikipedia:
"Typische Lastannahmen finden sich in den einschlägigen DIN Normen wie DIN 1055 oder in Bautabellen"
Der Werkstoff spielt meiner Meinung nach aber schon eine entscheidente Rolle, denn es macht ja schon einen Unterschied, ob die Vakuumkiste aus Aluminium oder aus Edelstahl besteht.
Letztendlich wollen wir doch auf die BErechnungsformeln hinaus, wo man schön alles einsetzt und der TE die Erkenntniss bekommt, ob seine angenommene WAnddicke von 20 mm ausreicht. |
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Lothol
Senior Member
Anmeldungsdatum: 08.03.2009
Beiträge: 1003
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| Verfasst am: 29 Mai 2012 - 05:08:51 Titel: |
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klink hat sich offensichtich ausgeklinkt.
Und ich verlor das etwas aus den Augen, weil ich eher in bildungs-foren engagiert bin; denn da gibt es kein Theater mit Error 500.
| wasp hat folgendes geschrieben: |
| Der Werkstoff spielt meiner Meinung nach aber schon eine entscheidente Rolle, denn es macht ja schon einen Unterschied, ob die Vakuumkiste aus Aluminium oder aus Edelstahl besteht. |
Du hast insoweit recht als Werkstoffe natürlich unterschiedliche sigmas haben.
Für die grundsätzlichen Überlegungen spielt das jedoch an sich keine Rolle.
Denn die sind immer gleich:
es geht darum, der Sache gerecht zu werden.
| wasp hat folgendes geschrieben: |
| "Typische Lastannahmen finden sich in den einschlägigen DIN Normen wie DIN 1055 oder in Bautabellen" |
Na ja - da findet man "Wald- und Wiesen-Lastannahmen, wie z.B. Schneelasten oder Windlasten oder solche im Wohnungs- oder Industriebau.
Mehr aber auch nicht.
D.h. im speziellen Fall muß man die Lastannahme selbst treffen.
Sachgerecht.
Deshalb auch die eingangs genannte Hilfestellung an klink bzgl. der Tatsache, daß Unterdruck andere Kraftwirkung als Überdruck entfaltet, mit der er/sie jedoch nichts anzufangen wußte.
Im Zweifelsfall macht man dann halt einen Versuch oder trifft selbst eine Lastannahme, mit der man auf der sicheren Seite liegt.
| wasp hat folgendes geschrieben: |
| Letztendlich wollen wir doch auf die BErechnungsformeln hinaus, wo man schön alles einsetzt und der TE die Erkenntniss bekommt, ob seine angenommene WAnddicke von 20 mm ausreicht. |
Berechnungsformeln gibt es haufenweise.
Bevor man eine anwendet, geht es jedoch zunächst einmal darum, sachgerechte Klarheit zu schaffen:
1) Lastannahme treffen
2) Belastungsfall feststellen: Punktlast oder Streckenlast
3) sachgerechtes Trägheitsmoment ermitteln
4) daraus das Widerstandsmoment ermitteln
Und erst dann ist sigma relevant.
Zu 1) hilfsweise könnte man 10 kg/cm^2 annehmen
Zu 2) kein Zweifel: Streckenlast
Zu 3) aus den geg. Daten kann man jederzeit das Trägheitsmoment ermitteln.
Unter Berücksichtigung dessen, daß es sich um eine Platte und nicht (nur) um einen Balken handelt.
Was aber im Prinzip unerheblich ist:
Ein Querschnitt ist insgesamt nur einmal belastbar.
Das Wx wird ja letztlich üblicherweise nur deshalb hergenommen, um der seitlichen Ausweichgefahr gerecht zu werden.
Zu 4) wie aus dem Trägheitsmoment das Widerstandsmoment ermittelt werden kann, sollte an sich bekannt sein.
| klink hat folgendes geschrieben: |
| Hilft mir leider nicht wirklich. |
Mit so einer Einstellung kommt man "wirklich" nicht weiter.
mfG
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mfG und: mit Stahl gibt's keine Qual |
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klink
Newbie
Anmeldungsdatum: 15.09.2005
Beiträge: 9
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| Verfasst am: 13 Jun 2012 - 12:17:58 Titel: |
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| Lothol hat folgendes geschrieben: |
| klink hat sich offensichtich ausgeklinkt. |
Ich habe es aufgeben dieses zu berechnen, deswegen habe ich es mit FEM probiert.
Von-Mises-Spannung: 30N/mm²
Maximale Verschiebung: 0,11mm
Max Hauptspannung: 20N/mm²
Mit der Von-Mises-Spannung kann ich aber nichts anfangen.
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