Spannungskategorie
Aus ESOCAETWIKIPLUS
engl: stress category Kategorie: 
Level 3 Mechanik Theorie
Die Spannungskategorisierung ist ein Konzept zur Bewertung von Simulationen der Strukturmechanik. Dabei werden die Spannungen in einem Bauteil-Querschnitt je nach Ursache der Spannung als
und in ihrer Verteilung über der Wanddicke oder dem Querschnitt in
- die Membranspannung (konstanter Anteil),
- die Biegespannung (linearer Anteil) und
- die Spitzenspannung (restliche Anteile)
aufgeteilt.
Grundlagen
Die rechnerische Auslegung von Konstruktionen und Bauteilen erfolgt zunächst mit einer Dimensionierung. Dabei wird in der Konzeptphase sichergestellt, dass die maßgebenden und grundlegenden Eigenschaften gegeben sind. Für diese Dimensionierung (Auslegung mit Formeln, Bemessung) werden meistens einfache Formeln verwendet. Sie basieren auf einer Idealisierung, die für die maßgebenden und grundlegenden Eigenschaften angemessen ist. In der Strukturmechanik werden hierbei vorrangig die Primärspannungen berücksichtigt.
Wenn der Entwurf oder die Konstruktion abgeschlossen ist, wird durch eine Analyse des Bauteilverhaltens sichergestellt, dass keine sonstigen Grenzwerte überschritten werden. In der Strukturmechanik werden bei der Analyse des mechanischen Verhaltens auch Sekundär- und Spitzenspannungen berücksichtigt. Eine numerische wie auch eine experimentelle Analyse des mechanischen Verhaltens liefert die Verteilung der mechanischen Spannungen im Bauteil und erfordert eine solche Einstufung der Spannungsanteile für die Bewertung.
Das Konzept der Spannungskategorien liegt zum Beispiel den Regelwerken
- Merkblatt AD-2000 S4 "Bewertung von Spannungen bei rechnerischen und experimentellen Spannungsanalysen" (Behälterbau),
- KTA-Regel 3201, Kap.7 "Allgemeine Analyse des mechanischen Verhaltens" (Kerntechnik),
- ASME-Code Sect VIII, Div.2, Part 5 "Design by analysis" (Behälterbau),
- ASME-Code Sect III (Kerntechnik),
- British Standard BS5500 (Kerntechnik)
und anderen zugrunde.
Simulation
Gerade durch die Zunahme der numerischen Simulation mit der Finite-Elemente-Methode nimmt die Bedeutung der Spannnungskategorisierung als Bewertungs-Konzept zu.
