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Guten Morgen zusammen,

im Rahmen eines Fachpraktikums durch die Uni muss ich ein paar FE-Simulationen an Schweißnähten bzw. einer Schweißbaugruppe durchführen.

Meine FE Kenntnisse belaufen sich auf 1 Semester FEM Vorlesung und die Einarbeitung in das Buch "Pro/Mechanica verstehen lernen". Das heißt die grundlegende Herangehensweise an eine Simulation sind mir grob bekannt.

Leider war in dem Buch, das nur die Grundlagen behandelt, nichts über Schweißnähte enthalten. Im Gespräch mit einem Betreuer an der Uni habe ich auch erfahren, dass die Simulation von Schweißnähten wohl auch besonderen Bedingungen, z.B. bei der Vernetzung unterliegt.

Habe daher versucht im Netz etwas Brauchbares zu finden (Tutorial, HowTo etc.), konnte aber nichts finden, was mir weitergeholfen hat.

Kennt ihr vll. die ein oder andere Seite im Netz oder auch ein Buch, das mir weiterhelfen könnte?

Vielen Dank

MfG
Stephan

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Hallo Stephan,

schau mal hier: http://www.tu-chemnitz.de/mb/MHT/SAXSIM/AT_denc_ptc/index_2009.php
Der Artikel vo Herrn Reul ist da recht interessant.

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Gruss

Dr. Christian Imiela
SMS-Demag
Strukturanalysen

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Danke für den Hinweis.

Werde das mal durcharbeiten.

Habe jetzt noch eine konkrete Frage:

Ich habe eine Baugruppe in der mehrere Teile über die Schweißen-Applikation verknüpft sind.
Reicht es aus, wenn ich dann im Mechanica Modus mein Netz über die Baugruppe inklusive der Schweißnähte lege?

Habe nämlich gelesen, dass noch zusätzliche Vorbereitungen an der Schweißnaht nötig wären für eine FE-Analyse.

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Schweissnahtbew.zip

Hallo Stephan,

Du solltest Dich zunächst entscheiden, nach welcher Grundlage die Bewertung der Schweißnähte erfolgen soll. Daraus ergibt sich die Vorgehensweise für FEM, egal ob MECHANICA oder sonst ein Programm. Anbei eine Kurzinfo, habe im Netz gefunden, wobei der Vortrag von Dr. Reul sicherlich mehr Informationen bietet, aber auf die FKM-Richtlinie beschränkt ist.

Gruß Paul

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Pro/MECHANICA® verstehen lernen

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Mit Bewertung meinst du wohl das "Spannungskonzept" nach dem ich meine Schweißnahtberechnung auslege / ausgelegt habe?

Habe jetzt gelesen, dass das Strukturspannungskonzept bei einfachen 2D-Geometrien verwendet wird und das Kerbspannungskonzept bei komplexen 3D-Geometrien.

Die einzelnen Bauteile, die verschweißt werden sind lediglich Platten, welche noch Fasen oder Bohrungen enthalten.
Fällt das schon unter komplex? Oder ist mit komplex eher sowas wie Freiformflächen oder andere unregelmäßigen Elemente gemeint?

Laut dem pdf von Dr. Reul liefert die Kerbspannungsmethode wohl die genaueren bzw. realistischeren Ergebnisse, wenn auch aufwändiger / rechenintensiver als die Strukturspannungsmethode.

Wenn ich mich jetzt also auf die Kerbspannungsmethode festlege, muss ich ja jede Kerbe / Knick im Bauteil verrunden (r = 1 mm) sobald der Kerbradius kleiner 1 mm ist.

Wollte jetzt die Schweißnähte die ich über die "Schweißen"-Applikation modelliert hatte verrunden, kann aber hier nur Flächen auswählen und dort keine features ausführen ...

Bin ich auf dem richtigen Weg oder gehe ich schon von falschen Vorraussetzungen aus?

Danke auch nochmal für deinen Tip, Paul.

[Diese Nachricht wurde von st3phan am 25. Nov. 2010 editiert.]

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Hallo,

modelliere die Baugruppe als Einzeltel, Schweiss-KE weglassen. Stattdessen alle Naehte wie beschrieben konstruieren, ein Beispiel koennte ich naechste Woche hochladen.

Gruß Paul

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Pro/MECHANICA® verstehen lernen

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So hab jetzt das Bauteil inklusive der Schweißnähte als ein Teil modelliert.

Im selben Modell habe ich dann alle Schweißnahtkanten mit r=1 mm verrundet.

Soweit richtig?

Falls nicht, wäre ein Beispiel von dir sicher sehr hilfreich. 

Gruß
Stephan

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schweissteil_bsp.zip

Hallo Stephan,

anbei ein (sehr) einfaches Beispiel.

Gruß Paul

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Pro/MECHANICA® verstehen lernen

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Hallo Paul,

danke für das Bauteil. Im Großen und Ganzen habe ich mein "Einzelteil" recht ähnlich aufgebaut, werde noch ein paar Kleinigkeiten anpassen (z.B. Schweißnaht über Schenkel (a*sqrt2) bemaßt).

In meinem Bauteil gibt es auch noch eine Symmetrie, die habe ich über "Symmetrierandbedingung einfügen" an der Spiegelebene eingebaut, nachdem ich das halbe Modell erstellt hatte. Ist dies so korrekt oder ist es besser ähnlich wie im "Mechanica lernen und verstehen"-Buch die Symmetrie über eine normale Verschiebungsrandbedingung einzufügen?

Im Bauteil sind Einspannung, Kräfte, Material entsprechend gleich um die Symmetrie zu zu lassen.

Gruß
Stephan

Kleiner Nachtrag:

Für was hast du das letzte "Drehen"-feature eingebaut? Ist das relevant für die FE Analyse?

Ist es für eine erste Analyse ok, wenn ich über Autovernetzung mein FE-Netz erzeuge (maximale Kantenlänge 5 mm) und mich dann über Netzverfeinerungen herantaste? Oder gibt es gewisse Faustformeln für die Vernetzung?

[Diese Nachricht wurde von st3phan am 29. Nov. 2010 editiert.]

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Zitat:

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Original erstellt von st3phan:

... Für was hast du das letzte "Drehen"-feature eingebaut? Ist das relevant für die FE Analyse?

Ist es für eine erste Analyse ok, wenn ich über Autovernetzung mein FE-Netz erzeuge (maximale Kantenlänge 5 mm) und mich dann über Netzverfeinerungen herantaste? Oder gibt es gewisse Faustformeln für die Vernetzung?
...

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Hallo Stephan,

das letzte Drehen-KE ist insofern wichtig, um die Spannungen in der Wurzel beurteilen zu können. Außerdem wird der Kraftfluss direkt über die Naht (nicht über das Grundmaterial) geleitet.

=> lokale Netzverfeinerung: Nun hast Du das eigentliche Problem der Methode: Es gibt keine Vorschrift, wie genau Du rechnen sollst. D. h. unterschiedliche Anwender mit unterschiedlichen Programmen werden (sehr) unterschiedliche Ergebnisse ausrechnen.

Gruß Paul

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Pro/MECHANICA® verstehen lernen

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Ok, ...

Habe jetzt alle Schweißnähte mit einer Wurzel versehen.

Hab jetzt mal eine erste Analyse angeworfen mit 5 mm max. Kantenvernetzung.

Werde dann in Iteration schauen, was sich verändert wenn ich das Netz verfeinere ...

Noch einmal Danke für deine Hilfe! 

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Irgendwie hab ich wohl ein bischen zu optimistisch mit der ersten Analyse begonnen ...

Hatte nach einer Autovernetzung (Bedingung maximale Kantenlänge 5 mm) ca. 300.000 Elemente auf meinem Bauteil.

Hab dann, nachdem ich schon einmal mit einem ähnlichen Netz (aber ohne die modellierte Nahtwurzel) eine Einschritt-Konvergenz-Rechnung durchgeführt habe, gestern eine Mehrfach-Konvergenz-Rechnung angeworfen.

Hatte dabei die "Polynome" auf 3 bis 9 eingegrenzt, da ich davon ausgegangen bin, dass die Konvergenz schon vorher erreicht wird.

Der PC ist jetzt schon 24 h am arbeiten und ist gerade mal bei Schritt 2 (Polynom 4. Ordnung) und hat hier schon über 10 mio. Gleichungen zu lösen ...

Ist es für einen ersten Durchlauf mit dem Netz bzw. der wohl endgültigen Modellierung sinnvoll die Simulation noch zu Ende laufen zu lassen oder sollte ich da sich die Bedingungen geändert haben, erst noch einmal eine Einschritt-Konvergenz durchführen?

Oder kann ich zB. 2 Netze erzeugen um unterschiedliche Netz-Bedingungen zu erstellen, so dass die Schweißnähte ingesamt feiner vernetzt sind, der Rest des Bauteils aber eher grob vernetzt ist um so weniger Gleichungen zu erhalten ...

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Hallo,

wie im richtigen Leben gilt: immer klein anfangen 

Dich interessieren die Kerbspannungen, darum die entsprechende global geltende Netzverfeinerungsoption (Hilfe-Center öffnen) nutzen, also nicht die maximale Elementgröße.

Falls Singularitäten, dann aus der Konvergenz, z.B. ab P=3, ausschließen (sehr wichtig).

P=1 starten auf P=7 einschränken, die Mehrfachkonvergenz ist klar besser als die Einschrittkonvergenz.

Gruß Paul

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kante_nach_kruemmung.jpg

Nachtrag: gemeint war die AutoGEM-Steuerung "Kantenlänge nach Krümmung", fange zunächst mit einem Wert von 4 oder 5 an, dann evtl. kleiner. Damit wird die Radienvernetzung verbessert.

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Danke für den Tip!

Hatte gestern schon ein bischen nach den Netzverfeinerungsoptionen geschaut und bin dann auch auf die GEM Steuerung gestoßen. Etwas ähnliches wurde ja auch in dem Mechanica Buch beschrieben.

Ich hatte es jetzt versucht über 2 Steuerungen zu realisieren.

Hatte die Rundungsflächen über "maximale Elementgröße" vernetzt. Hatte als Maß die Bogenlänge des Radius / 10 genommen.

Die restlichen planen Flächen habe ich dann mit 6 mm "maximale Elementgröße" vernetzt.

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Wenn ich jetzt von deinem Vorschlag ausgehe, reicht es dann eine AutoGEM-Steuerung einzurichten mit der Eigenschaft "Kantenlänge nach Krümmung", dort mit dem Wert 4-5 anzufangen und als Bezug sämtliche Flächen die mein Bauteil hat zu nehmen?

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Hallo,

die Steuerung "Maximale Elementgröße" ist hier nicht unbedingt vorteilhaft. Du suchst ausschließlich Kerbspannungen (Rundungen R1). Aus diesem Grund würde ich eine einzige AutoGEM-Steuerung einfügen, gültig für das gesamte Schweissteil (siehe Abbildung vorhin): "Kantenlänge nach Krümmung" und mit einem Wert z. B. 5 vernetzen. Falls das Netz "gut" ist, dann die Mehrfachkonvergenz von P=1 bis max. P=6 oder 7 ausführen. Singularitäten hier aus der Konvergenz ausschließen oder (besser) gar nicht vorkommen lassen.

Gruß Paul

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Ah ok, jetzt ist es klarer ...

Dachte, dass die Steuerung "maximale Elementgröße" nur im Hinblick auf die Rundungen nicht günstig ist. In der einen Mechanica Übung werden auf eine Lochplatte (1/4 Simulation) auch 2 Steuerungen gelegt, zum einen eben maximale Elementgröße und zum anderen eine Kantensteuerung.

Bin daher davon ausgegangen, dass man hier analog verfahren könnte.

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Zitat:

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Original erstellt von st3phan:
...In der einen Mechanica Übung werden auf eine Lochplatte (1/4 Simulation) auch 2 Steuerungen gelegt, zum einen eben maximale Elementgröße und zum anderen eine Kantensteuerung.

Bin daher davon ausgegangen, dass man hier analog verfahren könnte.
...

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Selbstverständlich könnte man das, je feiner und "schöner" das Netz, umso schneller wird die Konvergenz erreicht. Jedoch ist ein Übungsbeispiel in der Regel sehr abstrakt und "etwas" einfacher als eine tatsächliche Konstruktion. In der Praxis gibt es keine Schönheitspreise und leider oft zu wenig Zeit für eine "100%-ige" Simulation.

Meine Empfehlung ist natürlich subjektiv, andere Anwender würden wahrscheinlich anders vorgehen.

Gruß Paul

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Hallo Paul,

die Simulation ist jetzt fertig.

Dabei kam im Diagnose-Fenster folgende Meldung:

"Warnung: Konvergenz wurde nicht erzielt, da maximaler Polynomgrad von 7 erreicht wurde."

Auch gab es noch folgende Meldung:

"One or more measures were evaluated at (or close to) results singularities. The values of these measures may be inaccurate, and you must use engineering jugdement when interpreting them. These measures are noted with an asterisk following the name."

Im Statusbericht hat dann jede Spannung ein Sternchen.

Scheinbar besitzt mein System doch Singularitäten, von denen ich noch nichts wusste. Hatte zuerst eine Punktlast, die als Singularität erkannt wurde, da die Punktlast aber falsch war und in eine Flächenlast abgeändert wurde, kam keine Meldung mehr über bestehende Singularitäten.

Liegen die Sternchen bei den Spannungen eher an dem zu niedrigen Polynomgrad oder an evtl. doch noch bestehenden Singularitäten?

Oder lässt sich das so pauschal nicht sagen?

Was bei der Vernetzung noch gemeldet wurde, dass es wohl zwei Kanten gibt die aufgrund ihrer Geometrie noch Probleme machen. Sollte ich diese Kanten von der Rechnung auschließen oder werden "Problemkanten" entsprechend ummodelliert?

Nachtrag:

Habe jetzt die zwei problematischen Kanten in der Vernetzung durch kleinere Minimalwinkel berücksichtigt, die Fehlermeldung ist also eliminiert ...

[Diese Nachricht wurde von st3phan am 02. Dez. 2010 editiert.]

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Hallo,

es gibt Singularitäten im Modell, die entweder eliminiert oder aus der Konvergenz ausgeschlossen werden sollten. Kannst Du das Modell ins Forum stellen?

Gruß Paul

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Guten Morgen Paul,

werde das nachher gleich mal mit meinem Betreuer abklären ...

Hab jetzt über Nacht eine neue Simulation mit "Kantenlänge nach Krümmung = 4" und Polynom,max = 8 und die Spannungen haben bis auf eine wieder alle ein Sternchen (= Singularitäten?).

Muss nochmal ins Mechanica Buch schauen, da der Farbplot komplett blau ist (= 3.1 * 10 ^ -7 N; maximale Spannung liegt aber bei 1.8 * 10 ^ 4). Dort war glaub ich auch gestanden, woran das liegt ... schätze mal es sind wieder die geliebten Singularitäten  

[Diese Nachricht wurde von st3phan am 03. Dez. 2010 editiert.]

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Bauteil.zip

Hallo Paul,

hab mir gerade das OK geholt und werde das Bauteil uploaden.

Momentan ist der Modellbaum etwas durcheinander, da ich z.B. die Nahtwurzeln nachträglich modelliert habe und diese noch nicht einsortiert habe. Auch habe ich das Modell aus einem Profil erzeugt und dieses dann durch unzählige Materialwegnahmen zur Endgeometrie gebracht. Falls das störend ist oder du damit nicht zurecht kommen solltest, bau ich dir gerne das Modell noch einmal sauber auf.

Kurze Beschreibung zum Bauteil:

Über Schweißnaht 2: rechtwinklinge Verbindung der Bodenplatte und der unteren Rückwand
Über Schweißnaht 4 und 5: Einbau einer Versteifungsrippe
Über Schweißnaht 1: Verbindung Rückwand Ober- und Unterteil
Über Schweißnaht 3: Verbindung obere Rückwand mit der Hauptkonstruktion (nicht modelliert)
Über die 3 Bohrungen in der unteren Rückwand wird das Bauteil ebenfalls mit der Hauptkonstruktion verbunden.

Gruß
Stephan

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Hallo Stephan,

die Verrundungen sind teilweise als Flächen und nicht als Volumen angesetzt, MECHANICA ignoriert solche Sachen.

Wurzel-Schnitte sind nicht richtig, bitte im Beispiel genauer schauen.

Gruß Paul

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Verrundungen als Flächen?

Ich bin davon ausgegangen, dass alle Verrundungen die ich mit dem Rundungsfeature erzeuge egal ob der Bezug durch eine Kante oder Fläche / Fläche als Volumenfeature ausgeführt wird?

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Es geht beides in Pro/E. Man kann sowohl mit Volumen als auch mit Flächen arbeiten. MECHANICA übersetzt die Pro/E-Geometrie in Volumina (so sind 3D-Hohlräume manchmal ein Problem ), dabei werden Rundungen ignoriert, die als Flächen ausgeführt sind.

Gruß Paul

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Pro/MECHANICA® verstehen lernen

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Hab jetzt als ersten Anlauf gefundene Hohlräume, die nicht da sein sollten entfernt und zur Probe einen Schnell-Durchlauf gestartet ...

Scheinbar ist es immer noch nicht perfekt, da es noch weitere Singularitäten gibt, aber der maximale Spannungswert ist von ca 18.000 N auf 2.800 gesunken.

Werde jetzt wohl erst einmal das Modell nochmal sorgfältig aufbauen und schauen, dass ich so weitere Hohlräume umgehe.

Bis hier hin schon mal Danke für deine Hilfe.

Melde mich sobald das neue Modell steht und ein erster Test(Schnell)durchlauf vorliegt.

Gruß
Stephan

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bauteil_neu.zip

Hallo Paul!

Sodala ... Modell ist neu aufgebaut.

Habe das Modell noch einmal von Grund auf neu aufgebaut und dabei einen sauberen Modellbaum angelegt. Die Indizes der Schweißnähte stimmen jetzt zwar nicht mehr mit dem alten Modell überein, sollte aber so kein Problem darstellen.

Die Schweißnahtwurzeln habe ich jetzt überall gemäß deinem Beispiel erzeugt und hoffentlich richtig eingebaut. Da die Schweißnaht 5 eine etwas komplexere Form aufweist, musste ich hier die Nahtwurzel aus 2 features aufbauen, was aber auch kein Problem sein dürfte.

Habe dann die Randbedingungen und Lasten aufgetragen und für eine erste schnelle Simulation ein Netz mit der Eigenschaft "Kantenlänge nach Krümmung = 6" erzeugt. Der Schnelldurchlauf hat keine Fehler angezeigt auch wurden alle Spannungen ohne Sternchen ausgegeben, was wohl beweist, dass der Neuaufbau des Modells nötig bzw. auch erfolgreich war.

Bei Schweißnaht 5 musste ich beim konstruieren allerdings ein bischen tricksen, da die Verrundung die vom Bauteil wegführt einen Winkel von 0.00 Grad erzeugt hätte, was bei der Vernetzung regelmäßig zu einem Absturz von Pre/E geführt hat. Aus unerfindlichen Gründen ließ sich bei mir die absolute Genauigkeit nur auf 0.01 einstellen, 0.001 war außerhalb des zugelassenen Bereichs.

Werde nächste Woche dann ausführlichere Simulationen laufen lassen um mehr Aussagen über mein Modell und die auftretenden Spannungen sagen zu können.

Wenn du Zeit findest, kannst du ja mal über mein Bauteil schauen, ob zumindest geometrisch alles soweit in Ordnung geht.

Wünsche noch ein schönes Wochenende!

Bis nächste Woche ...

Gruß
Stephan

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spvm_kurzanalyse.jpg

Hallo Stephan,

das Modell sieht schon gut aus, paar Kleinigkeiten könnte man noch verändern. Der vordere Bereich ist aufgrund der Einspannungen ohne Bedeutung, könnte man komplett weglassen.

Der Nahtübergang an der Rippe (90° mit Fase) ist ebenfalls fraglich, sollte man schauen, wie diese Stelle in der Praxis geschweißt wird.

Ganz wichtig für uns: Es wäre sehr hilfreich, wenn Du auszugsweise Deine Auswertung nach FKM (z.B. eine Wurzelstelle und eine Nahtübergangsstelle) hier präsentieren würdest. Damit wäre allen geholfen   .
Gruß Paul

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[Diese Nachricht wurde von ToTacheles am 06. Dez. 2010 editiert.]

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proe.jpg

Das Bauteil wird so schon in der Praxis eingesetzt.

Also alle Schweißnähte gibt es so, wie ich sie modelliert habe.

Es gibt auch vorliegende analytische Berechnungen zu dem Bauteil.

Meine Aufgabe im Praktikum ist es dieses Bauteil eben in der Simulation nachzurechnen. Dabei liegen der Umgang mit Pro/E, Mechanica und die Rechnerunterstützung im Vordergrund.

Inwieweit ich also bestehende Rechenergebnisse veröffentlichen kann ist schwer zu sagen.

"Der Nahtübergang an der Rippe (90° mit Fase) ist ebenfalls fraglich, sollte man schauen, wie diese Stelle in der Praxis geschweißt wird."

Was meinst du genau damit? Hab ein Bild angehängt, in dem ich mal die Flächen markiert habe, von denen ich denke, dass du diese meinst.
Siehst du das kurze senkrechte Stück vor der Rippen-Fase problematisch? Würde man in der Praxis die Schweißnaht bis zur Kante hochziehen an der die Fase beginnt?

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ecken_fraglich.jpg

Hi,

das Bild der Ecken anbei. So wird nicht geschw., denke ich.

Was meinst Du mit: "analytische" Rechnung liegt vor??? Möchtest Du Äpfel mit Birnen vergleichen?

Die Auswertung nach FKM ist hier zwingend erforderlich, sonst war die Mühe umsonst.

Gruß Paul

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Achso, diese Ecken meinst du, ja das ist mir bei der Modellierung auch schon aufgefallen.

Kommt so leider zustande, wenn man die Naht mit der Geometrie erstellt die vorgegeben ist, wie man diese Ecken allerdings vermeidet ist mir noch unklar. Werde mich aber mal dran machen.

Hatte angenommen, dass du z.B. Auszüge aus einem händisch angefertigten Festigkeitsnachweis wolltest. Dieser liegt bei meinem Betrieb auch vor, sonst wäre das Bauteil nicht im Einsatz. (analytisch war für mich in dem Fall der Begriff für händisch, da im Mechanica Buch bei jedem Beispiel erst die analytische Rechnung vorweg auftaucht)

Ich dachte mir bei der Simulation reicht es aus das Bauteil gemäßg der Richtlinien aufzubauen seine Randbedingungen aufzulegen und dann die eigentliche Simulation zu starten und mit den bestehenden Werten zu vergleichen.

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Es ist leider nicht so einfach. Die Kerbspannungen, die Du aus dem FE-Programm errechnest, kannst Du "händisch" nicht berechnen. Ein direkter Vergleich ist hier nicht möglich. Der vorliegende Festigkeitsnachweis basiert wahrscheinlich auf den Nennspannungen. Diese werden im elastischen Bereich liegen, die "echten" Spitzenkerbspannungen (aus denen man die Nennspannungen sozusagen "zurückrechnen" könnte) landen aber sehr wohl über der Fließgrenze. Dafür hättest Du nur die FKM-Richtlinie. Hilfreich sind oft auch DMS-Messungen. Hier z.B. könnte man die Spitzen der Hauptspannung (Zug und/oder Druck) mit Ort sowie deren Ausrichtung berechnen, daraufhin mit DMS nachmessen. Das wäre einen Vergleich wert.

Gruß Paul

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Hab jetzt nochmal einiges hinsichtlich FKM und Kerbspannungsmethode recherchiert, bin aber noch nicht wirklich schlauer geworden.

Im Netz bin ich dann auf die Seite der "Schmied-Engineering GmbH" (http://www.schmied-engineering.ch) gestoßen. Dort gab es ein pdf über den statischen Festigkeitsnachweis von Schweißnähten.

Daraus hab ich dann entnommen, dass ich eine Linearisierung der Nahtwurzel und des Nahtübergangs vornehmen muss (das hast du ja auch vorgeschlagen, Paul). Erstes Problem: Weder die Pro/E Hilfe noch andere Quellen haben mich bei den verwendeten Schlagwörtern weitergebracht.

Diese Linearisierung soll mir dann ja die maximale Spannung einmal an der Nahtwurzel bzw im übergang liefern? Damit ich diese dann mit den maximal zulässigen vergleichen kann? Wenn dann zulässig > auftretend, dann passt alles. Bin ich soweit noch richtig?

Ist es überhaupt möglich in Pro/E eine solche Spannungslinearisierung durchzuführen, oder heißt das benötigte "feature" dafür anders?

Gibt es vll. irgendwo eine Quelle wo ich mir hinsichtlich der Auswertung Infos besorgen kann?

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h_p_vergleich.jpg

Für die Auswertung: http://www.amaz on.de/Rechnerischer-Festigkeitsnachweis-Maschinenbauteile-Eisenguss--Aluminiumwerkstoffen/dp/3816304796/ref=sr_1_2?ie=UTF8&qid=1291887528&sr=8-2

Ob die berechneten Spannungen aus MECHANICA oder sonst woher kommer, ist egal. Die FKM-Richtlinie gibt keine Vorschrift vor, wie genau man rechnen soll.

Gruß Paul
Nachtrag: Farbplot mit der Kerbspannung, h- und p-Methode. FKM sollte, da schon R1 vorgeschrieben, auch die Diskretisierung für diesen R1 vorgeben, meinte ich.

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[Diese Nachricht wurde von ToTacheles am 17. Dez. 2010 editiert.]

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Da staunt der Laie und der Fachmann wundert sich.

Mal im Ernst, Kollegen. Meint Ihr nich, Ihr setzt hier zuviel Blindleistung um?

* keine klare Aufgabenstellung
* keine Beschränkung auf die Interessanten Stellen
* und auch keine klare Vorstellung von FEM

was meint Ihr?

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Zitat:

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Original erstellt von Rechenschieber:
Da staunt der Laie und der Fachmann wundert sich.

Mal im Ernst, Kollegen. Meint Ihr nich, Ihr setzt hier zuviel Blindleistung um?

* keine klare Aufgabenstellung
* keine Beschränkung auf die Interessanten Stellen
* und auch keine klare Vorstellung von FEM

was meint Ihr?

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Dieser Beitrag ist ja nur Blindleistung.

Eine konstruktive Beteiligung wäre hilfreicher. Es zwingt Dich ja keiner hier mitzulesen.

Gruß Stefan

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Hallo Paul und alle anderen Interessenten und Helfer!

Hatte die letzten Tage einiges um die Ohren, so dass ich nicht wirklich weitergekommen bin. Werde über Weihnachten und Neujahr auch nicht wirklich dazu kommen an der Problematik weiterzuarbeiten.

Im neuen Jahr werde ich die Arbeit wieder aufnehmen und euch dann evtl. auch Ergebnisse liefern können.

Wünsche euch allen ein frohes Fest und einen guten Rutsch ins neue Jahr!

Grüße
Stephan

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Hallo,

ich habe hier einmal die Ausführungen zur Schweissnahtauslegung bzw. den Fragestellungen dazu kurz überflogen und würde unter dem Aspekt,
dass der Fragesteller ja noch Student ist auch darauf verweisen, sich mit der Problemstellung doch auch selbst vorerst tiefgründiger zu beschäftigen.
Wir haben in der Vergangenheit selbst einige Untersuchungen - insbesondere für Industriepartner und daher auch wenig publiziert - zum Vergleich der Berechnungsergebnisse bzgl. Schweissnahtauslegung mit Mechanica durchgeführt, wobei auch eine - im Ergebnis sehr umfangreiche und anspruchsvolle - studentische Arbeit entstand.
( http://www.tu-chemnitz.de/mb/MHT/suda/fertig/D0013_Schweissnaehte_D_Schaefer_p.pdf  )
Konkrete Fragestellungen wären also durchaus zu beantworten, wobei es hinsichtlich der virtuellen Nahtgestaltung und -bewertung immer noch einige "Grauzonen" gibt.
So ist es z. B. im Falle des Laserschweissens (z. B. Rohrquerschnitt mit aufgeschweissten Ring) sehr schwierig, überhaupt einen Kerbradius von 1 mm anzusetzen, da man u. a. auch nicht immer (oft auch technologisch bedingt) komplett durchschweisst. So müsste man u. U. auf einer Seite (Schweissseite) eine sehr kleine "Wulst" und auf der anderen Seite ein "Riss" (Bauteile nicht über den gesamten Querschnitt stofflich verbunden) modellieren, wobei die Auswertung der Ergebnisse auf der "Wulstseite" schwierig und auf der "Rissseite" nicht wirklich zielführend sein wird.   

Also hier sind noch einige Untersuchungen, auch gekoppelt mit experimentellen Nachweisen, erforderlich. Soweit mal eine etwas abseits der eigentlichen Fragestellung gelagerte Antwort.

MfG M. Berger

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Hallo Cadsr,

also, so arg beim thema war dein beitrag jetzt aber auch nicht, oder?

der konstruktive beitrag ist eben dieser:

1. Aufgabenstellung klären
2. Zu FE Berechnungen gehört nicht nur die Beherschung des Tools sonder auch die Kenntis über die Ergebnisauswertung - Hier im speziellen eben auch die Kenntnisse über das Fertigungsverfahren schweissen - hinweise jierzu findest du vielleicht weiter unten im Beitrag vom M_Berger.
3. Meine Klare Aussage zur Schweissnahbeurteilung mittels FEM:

- zu detailiierte Modelle machen in der industriellen praxis nur selten sinn
- viel wichtiger ist die konstruktiv richtige gestaltung der Bauteile
- und das im Griff haben der schweisstechnischen Fertigungs und Qualitätsprozesse.

4. zuguterletz:

Ohne *******:

Bunte Bildchen sind nur ein Teil der Arbeit eines Berechnungsingenieurs - darüberhinaus nichtmal der wichtigste.

also denn,

frohe Weihnachten

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Hi,

das Thema scheint Emotionen zu wecken 

Andere FE-Foren haben jedoch ähnliche Probleme (http://ww3.cad.de/foren/ubb/Forum101/HTML/005556.shtml).

Die FKM-Richtlinie schlägt vor (Bild 0.0.7, S. 15, Ausgabe 2002), die maximalen Kerbspannungen im fiktiven R1-Kerbradius zu berechnen, falls ein Ermüdungsfestigkeitsnachweis einer Schweißkonstruktion gesucht wird. Nach meiner Meinung ist diese Methode (noch) bedingt brauchbar, Gründe hierfür habe ich oben angeführt. Wir haben die Festigkeitsnachweise bisher nur mit den Nennspannungen geführt, ist auch fast immer "gut gegangen". Eine der Konstruktionen erreichte leider nicht die geforderte Lebensdauer, eine Kerbspannung wurde bei dem Nennspannungskonzept "übersehen", wäre auch nicht erfassbar gewesen (eine gerichtliche Auseinandersetzung steht uns noch bevor).

Grauzonen gibt es hier leider mehr als genug.

Gruß Paul

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Zitat:

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Original erstellt von ToTacheles:
... eine Kerbspannung wurde bei dem Nennspannungskonzept "übersehen", wäre auch nicht erfassbar gewesen... .

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Das Beispiel würde mich interessieren, sowohl technisch, als wegen der Grauzonen insbesondere auch, wie dann die gerichtliche Bewertung ausfällt.
Grüße Paul2Paul

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"Ich stimme mit der Mathematik nicht überein. Ich meine, daß die Summe von Nullen eine gefährliche Zahl ist."  (Stanislaw Jerzy Lec)

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kerbspannung.pdf

Hi,

nochmals zu "Grauzonen": auf der Homepage von Dr. Knödel http://www.peterknoedel.de/  sind zahlreiche interessante PDF-Dokumente herunterladbar. Ein Ausschnitt anbei (sehr interessant, fand ich).

Gruß Paul
PS: Ein Zitat aus einem der Vorträge: "... Warum wird dann in einem Beispiel der FKM-Richtlinie für ein Bauteil aus S235 mit einer lokalen Kerbspannung von ca. 800 N/mm2 (!) Mittelspannung und ca. 320 N/mm2 (!) Spannungsamplitude ausreichende Dauerfestigkeit ausgewiesen?"

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Hallo, ToTacheles,

ja, der Herr Knödel, sehr interessant. Das Dokument das du ansprichst ist dieses: http://www.peterknoedel.de/papers/2006_Ermuedung.pdf

Hast Du uns vielleicht auch die Referenz auf das Beispiel in der FKM?

Gruss,

der Rechenschieber

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Hallo Rechenschieber,

die Berechnung der Betriebsfestigkeit mit Kerbspannungen ab auf der Seite 249 (FKM, 2002). Amplitude 420 MPa, Mittelwert 840 MPa. Bei der Ermüdungsfestigkeit der Schweißnähte spielen die Festigkeitswerte eines Stahls keine Rolle (zur Zeit aktuelle Annahme in der Theorie).

Kennst Du etwa den Herrn Dr. Knödel? Ich kenne ihn nicht, nur die PDF's aus dem Internet.

Gruß Paul

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Hallo ToTacheles,

nein, ich kenne auch nur seine Veröffentlichungen - und diese sind tatsächlich sehr interessant und hilfreich. Allerdings kenne ich den Herrn Professor Issler, welcher wohl an der FKM mitarbeitet.

Abgesehen davon:

ich verstehe das beispiel in der FKM geschweisster Lochstab, Seite 249, auch nicht:

woher kommt dort die Spannung sigma.BK=355 MPa? es steht dort: siehe oben; finden tu ich diese jedoch nicht.

gruss,

der Rechenschieber

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Hallo Rechenschieber,

unter dem Wert "355 MPa" ist wohl "629 MPa" gemeint ("oben" vorhanden).

Gruß Paul

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