Theoretischer Hintergrund zur strukturellen Knickung

Analysen struktureller Knickung (auch bekannt als Eigenwert-Knickanalysen) dienen zur Untersuchung der geometrischen Stabilität von Modellen unter überwiegend axialen Lasten. Knicke können bei den meisten Produkten verheerende Folgen haben, wenn sie im normalen Gebrauch auftreten. Sobald die Geometrie beginnt, sich zu verformen, kann sie nicht einmal mehr dem Bruchteil der anfänglich angewendeten Kraft widerstehen. Die Euler-Gleichung berechnet die kritische Knicklast und wird mathematisch wie folgt definiert:

Wobei

• F = Kritische Knickkraft
• E = Elastizitätsmodul
• I = Flächenträgheitsmoment des Querschnitts
• L = Nicht unterstützte Länge des Stabs
• K = Faktor der effektiven Länge des Stabs, dieser Wert hängt von den Endbedingungen des Stabs ab. In der Software werden die Endbedingungen mit den Knickungsmodi erfasst.

Wichtig: Die strukturelle Knickung bestimmt die Knicklast basierend auf der Annahme einer vollkommen elastischen Knickung. Bei allen Materialien wird davon ausgegangen, dass die Streckgrenze nicht überschritten wird, unabhängig von der Größe der Knicklast. Ein hoher Knicklastfaktor bedeutet nicht unbedingt, dass eine Konstruktion sicher ist. In einem kürzeren Stab ist die kritische Knicklast viel größer, bei der die Streckgrenze des Materials überschritten wird. Es wird empfohlen, sowohl eine Analyse der statischen Spannung als auch eine Analyse der strukturellen Knickung durchzuführen.