Elbow elements

Neben den bereits im beschriebenen acht wichtigsten Elementtypen gibt es eine grosse Zahl von Elementen für ausgewählte Anwendungen – ohne sie viele Fragestellungen nicht bearbeitet werden können.

Bei der üblichen linearen Analyse von Rohrbögen korrigiert man die Ergebnisse der einfachen Balkentheorie mithilfe von «Flexibilitätsfaktoren». Diese Faktoren beruhen auf semianalytischen Ergebnissen. Für nichtlineare Analysen dürfen diese Faktoren jedoch nicht angewendet werden. Um das Verhalten genau vorherzusagen, muss das Modell der Rohrleitung mit Schalenelementen dargestellt werden.

Rohrbogenelemente (Elbows) bilden dieses Schalenverhalten ab, obwohl ihre Darstellung Balkenelementen entspricht. Mit ihnen lassen sich Rohrleitungen mit Rohrbogen ausgesprochen effizient modellieren, berechnen und auswerten. Sie erlauben auch die Berechnung komplexer Verformungen des Rohrquerschnitts. Bei dünnwandigen Rohrbögen spielt die Wechselwirkung mit den angrenzenden geraden Rohrabschnitten eine wichtige Rolle. Zudem können bei der Querschnittsverformung grosse lokale Drehungen auftreten, selbst wenn sich die Rohrachse nur wenig dreht. Rohrbogenelemente erfassen diese Effekte ebenso wie die versteifende Wirkung des Innendrucks.

Bogenelemente eignen sich für die genaue Analyse des nichtlinearen Verhaltens von Rohren und Rohrbögen mit ursprünglich kreisförmigem Querschnitt. Sie kommen zum Einsatz, wenn Ovalisierung und Verwindung des Querschnitts das Verhalten bestimmen. Dies betrifft insbesondere zwei Fälle:

• Rohrbögen: Die anfängliche Rohrkrümmung und die geringe Wandstärke begünstigen die Ovalisierung. Diese prägt das Verformungsverhalten.
• Gerade Rohrabschnitte: Eine übermässige Biegung kann den dünnwandigen, kreisförmigen Querschnitt destabilisieren und zum Versagen führen.