Beulen

Aus ESOCAETWIKIPLUS

engl: buckling          Kategorie: Level 2 Mechanik

Allgemeine Informationen hierzu finden Sie zum Beispiel bei wikipedia:Beulen

Beulen ist ein Stabilitätsverlust eines mechanischen Bauteils, das flächig und dünnwandig gestaltet ist. In der Simulation ist das Beulen ein Grenzfall, bei dem die Last-Verformungskurve eine horizontale Tangente hat. Dies stellt einen Zustand des Bauteils dar, bei dem selbst bei einer gleichbleibenden Last eine zunehmende Verformung auftreten kann.

In der Praxis tritt meistens nur eine typische Form (Beulform) bei einem gebeulten Bauteil auf.

Simulation

Für die Simulation des Beulens treffen die Hinweise zu Beulanalyse zu. Das Ergebnis einer Beulanalyse sind mehrere mögliche Beulformen. Sie ergeben sich aus der numerischen Lösung der zugrunde liegenden Gleichungen. In der Praxis kann man aber nur wenige dieser Beulformen real beobachten (Energie-Minimum).

Hinweise zur praktischen Durchführung der Simulation finden Sie bei Beulanalyse.

Beispiel

Rechts in der Abbildung ist eine typische Anordnung gezeigt, bei der Beulen auftritt. Es ist ein langer dünnwandiger Zylinder unter einer längs wirkenden Druckkraft.

Das Versagen durch Beulen kann bereits bei Beanspruchung durch geringe Längs-Druckspannungen oder durch Schubspannungen auftreten. Das ist bei der Bewertung zu beachten.

Bei der Modellierung muss beachtet werden, dass die Aufteilung des FEM-Netzes das möglichen Verformungsresultat ermöglicht. In der Abbildung der Beulen des Zylinders sind etwa 8..10 Beulen um den Umfang zu sehen. Die Element-Aufteilung bei der Diskretisierung muss daher mindestens 40..100 Elemente um den Umfang ergeben. Auch in Längs-(Axial-)Richtung muss eine angemessene Element-Aufteilung gewählt werden.

Sonstige Begriffe

In dem nebenstehenden Bauteil kann ein Stabilitätsverlust auftreten, wenn die vertikalen Stützen schlank (lang und dünn) sind. Bei solchen stabförmigen Bauteilen wird das als Knicken bezeichnet. Für die praktische Durchführung einer Simulation treffen ebenso die Hinweise bei Beulanalyse oder Stabilitätsanalyse zu.