Statische Überprüfung des Mastes der FA125 hydraulischen Bohranlage unter einer codebasierten Lastkombination: Eine Beam–Shell-Finite-Elemente-Studie

Dieses Papier präsentiert eine codebasierte statische Überprüfung des Mastes der FA125 hydraulischen Bohranlage unter seiner maßgeblichen Entlastungskombination. Anders als in der zuvor veröffentlichten dynamischen Untersuchung der gleichen Plattform etabliert die vorliegende Arbeit den Basisstatiklastpfad, identifiziert die maßgeblichen strukturellen Elemente, bewertet den lokalen Spannungszustand in den Verbindungselementen von Mast und Stütze und berechnet die effektiven Sicherheitskoeffizienten. Das gemischte Finite-Elemente-Modell integriert den Gittermast, den Stützrahmen und die Grundmontage, wobei für die schlanken tragenden Elemente Balkenelemente und für die lokalisierten plattentypischen Verbindungsbereiche Schalenelemente verwendet werden. Die maßgebliche Lastkombination umfasst das strukturelle Eigengewicht, die maximale Hakenlast (14,90 kN) und das von dem Bohrkopf übertragene reaktive Drehmoment (0,50 kNm). Die maximale Verschiebung an der Mastspitze wurde auf 4,75 mm begrenzt. Die kritischen Balkenelemente wurden im seitlichen Basisstützbereich lokalisiert und entwickelten maximale Druck- und Zugspannungen von 70,08 MPa und 69,21 MPa. Die höchste lokalisierte von Mises-Spannung von 23,62 MPa war an den Verbindungselementen von Mast und Stütze konzentriert. Die Ergebnisse bestätigen mathematisch, dass die bestehende FA125-Stahlstruktur die aktiven Entwurfskriterien erfüllt und eine deutliche statische Referenzkarte bietet, die für nachfolgende strukturelle Optimierungen, Gewichtsreduzierung und selektiven Materialersatz erforderlich ist.