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Autor Thema:  Festigkeitsnachweis einer Schweißnaht? (3602 mal gelesen)
Jarrao
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erstellt am: 15. Dez. 2014 12:51    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Hey Leute  

Ich würde gerne die Doppelkehlnaht mit HY-Form simulieren. Es gibt zwar in SW eine Art Schweißnaht Feature, nur keine Ahnung ob das Auswirkungen auf die Simulation hat. Finde auch bei Youtube leider nichts passendes.
Die Nähte Greifen zwischen zwei Teilen an die rechtwinklig miteinander Verbunden sind.

Ich habe mir überlegt entweder eine Schweißnaht nach zu modellieren indem ich in das Teil eine Fase einfüge, dann für die Schweißnaht eine Art Kehlform mit entsprechendem Materialkennwerten und diese dann einfach per Kontaktsatz verbinde. Oder einfach nur beide Teile mit dem Kontaktsatz verbunden definieren und dann mit Hilfe der FEM die entsprechenden Spannungen (Schub, Zug/Druck, Biegung) per sondierung bestimme. Anschließend würde ich über die Schweißnahtfläche und das  Widerstandsmoment usw. die entsprechende Vergleichsspannung händisch bestimmen.
Was sagt ihr?

[Diese Nachricht wurde von Jarrao am 15. Dez. 2014 editiert.]

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Jarrao
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erstellt am: 17. Dez. 2014 21:34    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Ich bin jetzt schon einen Schritt weiter. Es gibt für SW Edge Weld Connectors, mit welchen Schweißnähte in SW Simulation erstellt werden können. Leider muss man dafür ein  Bauteil als Schale definieren, was ich leider nicht ganz verstehe. Kann das evt. Jemand erklären? Finde zwar überall wie man Schalen definiert, aber nicht weshalb das für die Schweißnähte nötig sein sollte?!?

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Torsten Niemeier
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erstellt am: 17. Dez. 2014 22:26    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Jarrao 10 Unities + Antwort hilfreich

Womit willst Du denn nachher beurteilen?
FKM-Richtlinie?
Dann würde ich die Naht ausmodellieren mit entsprechenden Spalten, wo die Bauteile nicht verbunden sind.


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Jarrao
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erstellt am: 18. Dez. 2014 11:46    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Im Maschinenbau gibt es ja eh keine Vorgaben für die Berechnung. Ich würde einfach so rechnen wie es in den meisten Literaturen auch gemacht wird.

-Schweißnahtfläche bestimmen
-Flächenträgheitsmoment und Schwerpunkt
-Angreifende Kräfte
-Berechnung der Maximalen Schub -und Normalspannungen über M/I*e bzw. e der Maximale Abstand bis zur Schweißnahtwurzel als maximale Spannung (ach wenn die Schweißnaht noch weiter nach außen läuft)
-Vergleichsspannung bilden und vergleiche, ich glaube nach DIN dürfen 60MPa bei Schweißnähten nicht überschritten werden.

Was ich nur nicht verstehe ist, dass schweißen doch eine der meisten Fügearten ist. Und es werden viele Teile geschweißt, wieso findet man dann so wenig darüber im Bezug auf Solidworks z.B.? Und weshalb kann man nur Schalenelemente verwenden? Es werden doch nicht nur dünne Blechteile geschweißt.

Wie würdet ihr das denn machen? Wenn ihr in der Vergangenheit eine Schweißnaht berechnet habt, wie habt ihr das gemacht? Aus modelliert? Gut und was ist wenn ihr eine HY oder eine V- Naht hattet, habt ihr dann den Einbrand auch Modelliert? Eher abgeflacht oder mit einer Scharfen Kante (Kerbwirkung).

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Torsten Niemeier
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erstellt am: 18. Dez. 2014 11:55    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Jarrao 10 Unities + Antwort hilfreich

Naja, die Sache ist ja die:
Was Du da in Deinem letzten Post beschreibst, wäre ja ein Nachweis der Naht nach dem Nennspannungsprinzip.
In Deinem Opener schreibst Du aber was von FEM. Damit kriegst Du örtliche Spannungen.
Das ist ja nun doch etwas klein wenig anderes...

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erstellt am: 18. Dez. 2014 12:59    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Was ich in meinem Anfangspost meinte war, dass es ja keine Vorgaben gibt für die Berechnung. Ich könnte beispielsweise ein Teil per Kontaktsatz "Verbunden" zusammenfügen.

Nach der Berechnung kann ich mir die entsprechenden Schub und Normalspannungen an der Kontaktfläche anzeigen lassen. Ich habe zwar keine Schweißnaht mit enigefügt, weiß aber das diese Spannungen eigentlich über die Schweißnaht abgetragen werden müssen. Somit könnte ich theoretisch die Ergebnisse aus der FEM nehmen und dann über die Schweißnahtfläche auf die entsprechende Belastung schließen. Denn wenn es kein Schweißnaht Feature für dicke Teile gibt oder ähnliches, muss ich ja scheinbar irgendwie tricksen.

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Torsten Niemeier
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erstellt am: 18. Dez. 2014 14:31    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Jarrao 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von Jarrao:
Somit könnte ich theoretisch die Ergebnisse aus der FEM nehmen und dann über die Schweißnahtfläche auf die entsprechende Belastung schließen.

Also Du willst die Maximal-Spannung aus der FEM nehmen, mit der Schweißnahtfläche multiplizieren, und das dann als Belastung für die Berechnung nach Nennspannungskonzept benutzen?
Das ist IMHO zumindest interessant 
Aber ehrlich gefragt: Wenn Du ohnehin schon die örtlichen Spannungen berechnest, warum führst Du dann den Nachweis nicht auch damit? Oder andersrum: Wenn Du mit Nennspannungen nachweisen willst, warum versuchst Du dann nicht, auf die althergebrachte Methode die angreifende Last zu bestimmen?

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erstellt am: 18. Dez. 2014 15:44    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Würde ich eine Spannung mit einer Fläche multiplizieren, würde ich auf die Kraft kommen, die mich aber nicht interessiert. Ich möchte eine FEM mit zwei Solid-Teilen in der FEA durchführen und das Ergebnis mit meiner Handrechnung vergleichen.

Da Augen eigentlich nur gerollt werden wenn man es besser weiß, würde mich interessieren wie du die Aufgabe lösen würdest? Zwei Solid-Teile mit 50mm Stärke werden als T-Stück verschweißt. Du kannst beide nicht als Shell definieren, weil sie zu dick sind und Bohrungen sowie Verbindungen besitzen. Wie würdest du jetzt mithilfe der FEM in SW eine Aussage über die Festigkeit der Kehlnaht treffen?

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Torsten Niemeier
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erstellt am: 18. Dez. 2014 16:12    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities Nur für Jarrao 10 Unities + Antwort hilfreich

Zitat:
Original erstellt von Torsten Niemeier:
Dann würde ich die Naht ausmodellieren mit entsprechenden Spalten, wo die Bauteile nicht verbunden sind.

Also einen Volumenkörper aus dem ganzen Konstrukt machen mit dem Material der beiden Platten.
Die Kennwerte des Materials der Schweißnaht werden sich von denen der Platten ja nicht großartig unterscheiden.
Wenn ich dann in der Naht Vergleichsspannungen habe, die sehr, sehr, sehr deutlich unterhalb Rp0,2 liegen, würde ich
die Naht eventuell damit als sicher ansehen, kommt natürlich auf den Lastfall an.

Wenn ich Zweifel hätte, oder es um Menschenleben ginge, oder ähnliches, dann vermutlich weiter anhand der FKM bzw.
anhand derjenigen Vorschrift, der ich genügen muss.

Wie möchtest Du denn die örtliche (welche eigentlich) Spannung aus der FEM mit Deiner Handrechnung vergleichen?
Oder erwartest Du von der SWX-Simulation jetzt irgendein Feature, dass Dir eine Nennspannung in einer Schweißnaht ausgibt?

[Diese Nachricht wurde von Torsten Niemeier am 18. Dez. 2014 editiert.]

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erstellt am: 18. Dez. 2014 16:34    Editieren oder löschen Sie diesen Beitrag!  <-- editieren / zitieren -->   Antwort mit Zitat in Fett Antwort mit kursivem Zitat    Unities abgeben: 1 Unity (wenig hilfreich, aber dennoch)2 Unities3 Unities4 Unities5 Unities6 Unities7 Unities8 Unities9 Unities10 Unities

Es treten zwar sehr große Kräfte auf, aber die Spannungen sind alle weiter unter der Streckgrenze. Der Faktor der Sicherheitsverteilung zeigt soweit überall 4 an.
Dies entspricht aber eigentlich nicht ganz der Realität (tut es natürlich nie).
Wenn ich beide Teile als Globalen Kontakt mit "Verbunden" definiere berechnet sich ja die Spannung über die gesamte "Verbundene" Fläche. Bei einer Schweißnaht eines so dicken Teils, liegt der mittlere Steg evt. auf und die Kehlnähte sind außen. Die Fläche ist im Grunde kleiner als die, die ich jetzt definiert habe, somit ist die Spannung größer.

Ich habe z.B. einen Fahrradrahmen konstruiert, dabei kann man die streben zur Vereinfachung als Balkenelemente und Schalen definieren (mixed mesh). Diese können dann mit dem Verbindungsglied "Kantenschweißnaht" bzw. "Edge Weld Connector" verbunden werden. Dieses Feature finde ich sehr gut und benutze es oft, da es mir direkt die sondierte Untersuchung der Schweißnähte ermöglicht und sogar andere Nahtdicken empfiehlt. Leider muss dafür ein Teil zumindest nicht als Solid sondern als Shell bzw. Schale definiert werden. Die Frage ist, soll ich das dicke Teil jetzt einfach als Schale mit der Dicke von 50mm definieren bzw. macht das Sinn oder reicht es die Beiden dicken verschweißten 50mm "Bleche" in T-Anordnung als  "Verbunden" zu betrachten.

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