Hydrostatischen Druck auf Behälterstrukturen simulieren

Tipps & Tricks

Ein Fluid mit konstanter Dichte im homogenen Schwerefeld übt auf seine umfassende Behälterwandung einen hydrostatischen Druck nach dem Pascal'schen Gesetz aus:

p(h) = ρ ∙ g ∙ h
mit
p(h) = hydrostatischer Druck abhängig von der Höhe des Flüssigkeitsspiegels in [N/m²]
ρ = Dichte in [kg/m³]
g = Erdbeschleunigung in [m/s²]
h = Höhe des Flüssigkeitsspiegels in [m]

Diese Belastung kann in RFEM in einem Lastfall zum Beispiel mittels der freien Rechtecklasten sehr effizient simuliert werden.

Die genannte freie Rechtecklast ist eine Flächenlastfunktion zur Definition von Drucklasten auf Flächen. Der Einflussbereich dieses speziellen Last-Typs wird durch einen frei im Raum schwebenden Quader definiert. Es werden folglich nur die zugeordneten Flächenbereiche belastet, welche sich innerhalb der räumlichen Quaderbegrenzung befinden. Die räumliche Quaderbegrenzung wird im Programm mit zwei Punkten beschrieben, welche eine Projektionsebene zwischen den globalen Koordinatenachsen aufziehen. Diese Projektionsebene ist dann die Seitenansicht der Quaderbegrenzung. Die Länge der Quaderbegrenzung ist nicht definiert und wird durch die zugeordneten Flächen direkt bestimmt.

Die Simulation eines hydrostatischen Drucks erfordert, dass der Druck an jedem Behälterpunkt senkrecht auf die Wandung drückt und linear mit dem Abstand zum Flüssigkeitsspiegel gemäß oben beschriebenem Gesetz ansteigt. Eine senkrechte Wirkung zur Wandung erreicht man durch Wahl der Lastrichtung z "Lokal bezogen auf wahre Fläche". Den linearen Verlauf abhängig vom Flüssigkeitsspiegelstand simuliert man durch Umschalten auf einen linearen Lastverlauf in die jeweilige Richtung und Zuweisung der Lastordinaten an den Definitionspunkten der Projektionsebene (oben Null, unten Wert nach Formel).

Tipp: Durch Änderung des oberen Definitionspunkts p1 der Projektionsebenen und der Lastordinaten an der Stelle p2 lassen sich sehr schnell verschiedene Flüssigkeitsstände simulieren.

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