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Hallo!
ich wollt mal fragen, ob jemand Erfahrungen im Bereich Schweißnahtberechnung mit FEM hat. Festigkeitsnachweiß, Vergleichsspannungen, usw.
Interessant wär für mich vor allem wie das ganze am besten modelliert werden soll (durch Kontaktbedingungen oder z. B. "Dreiecken",...).
Kennt jemand viell. brauchbare Literatur dazu?

Danke!

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Etwas Erfahrung habe ich damit. Ich modelliere meist mit 3 oder 5 Wärmeeinflußzonen, sprich du musst für jede WEZ unterschiedliche Materialeigenschaften bestimmen. An den Übergängen der WEZ wirst du dann allerdings Spannungsspitzen erhalten die so nicht wirklich auftreten da in der Realität der Materialübergang ja nicht so "hart" ist.

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Danke für deine Antwort!

Kannst du das mit den wärmeeinflusszonen viell etwas spezifizieren? Kann mir noch nicht richtig was drunter vorstellen, mache das ganze hier zum ersten mal.
Am besten schildere ich mein Problem etwas ausführlicher:
Das ganze sollen ziemlich große geschweißte Werkzeugstrukturen sein, die mit hohen Kräften belastet werden.

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Ok d.h. du modellierst eine Rundnaht?

Du weißt aber was eine Wärmeeinflußzone ist?

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das sind ganz normale kehlnähte.
das ganze ist im prinzip schon vorhanden, meine diplomarbeit ist jetz aber das mit fem entsprechend zu bestätigen und zu optimieren.
ich denke, dass du mit den zonen meinst, dass beim schweißen ja unterschiedliche temperaturen in der naht erzeugt werden und die deshalb unterschiedliche eigenschaften haben.
d.h. würdest du also die schweißnaht als dreick modellieren, und in verschiedene bereiche unterteilen.
dies ist genau mein problem; ich soll nämlich in der da herausfinden, ob das mit so "ersatzdreiecken" funktioniert, oder aber auch, wenn man die modellierung ganz weg lässt und das ganze mit kontaktbedingungen o. ä. festlegt.

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Genau das meinte ich.
Also ich modelliere meine Schweißnähte immer aus drei Zonen (Feinkorn-, Grobkorn, Interkritischezone). Es iat aber auch durchaus möglich das ganze mit fünf Zonen zu modellieren. Wichtig ist natürlich dass du dann die Eigenschaften (E-Modul, Wärmeleitfähigkeit, Wärmeausdehnung...jenachdem was du berechnen willst) der einzelenen Zonen kennst, dann sollte das schon auch funktionieren.

Aber den Schwißvorgang an sich sollst du nicht simulieren oder? Das wäre deutlich komplizierter.

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nein, der schweißvorgang an sich ist mir egal.
kann man das mit der aufteilung irgendwo nachlesen? bin schon die ganze zeit auf der suche nach hilfreicher fachliteratur, kann aber nix brauchbares zu dem ganzen thema finden.
damit ich mir das evtl mal an einem beispiel ansehen kann. ich hab nämlich unmengen von schweißnähten, nicht dass ich das dann von vornherein falsch anpacke.
die nähte kann ich aber schon mit catia modellieren oder? weil die geometrieerzeugung mit abaqus macht nicht wirklich spaß. das ganze modell ist in catia schon (ohne nähte) vorhanden.
ich bin grad schon mal am rumprobieren, da bin ich noch auf was gestoßen: kann ich meine in catia zugewiesenen materialien eigentlich nicht in abaqus übernehmen?
schon mal danke für deine antworten!

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Sorry über die Schnittstelle zwischen Catia und Abaqus habe ich leider keine Ahnung!

hmmm Literatur zu dem Thema simulieren von Schweißnähten ...
da wird es wohl einiges in Forschungsberichten geben, aber ob die öffentlich sind weiß ich nicht. Aber Dein Institut welches Dich bei Deiner DA betreut müsste doch eigentlich Zugang zu sowas haben.

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ok, schau ich mal an der hochschule.

nochmal ne modellierungsfrage:
wie verbindest du die schweißnähte denn mit deinem Material?
ich versuch das jetz schon die ganze zeit mit diesen "interactions". aber er berechnet einfach nicht, spuckt fehlermeldungen aus..... muss man da was beachten?

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Bist du jetzt gerade in Abaqus oder in Catia???

Vernetzten wirst du ja in CAE müssen also gehe ich mal davon aus dass du gerade vor Abaqus sitzt. Im Bereich der Schweißnaht also in den Wärmeeinflusszonen (WEZ) musst du sehr fein vernetzten. Ich würde Dir empfehlen mindestens 3 bis 5 Elementreihen in einer WEZ zu verwenden. Du musst natürlich ungefair wissen wie groß die WEZs bei Deinem Bauteil sind. Habt Ihr das irgendwie ausgemessen? z.B. über Härtemessungen? Oder sollst du das sinnvoll abschätzen?

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sitz schon vor abaqus 
hab mir nur gedacht, ich kleb das mal zusammen, weil sonst die einzelnen parts ja irgendwo "rumfliegen" wenn sie nicht irgendwo gehalten werden. funktioniert aber nicht wirklich. da gibt es immer fehler mit eigenwerten.
jetz probier ich es gerade mit merge. das macht er auch nicht, und sagt nicht mal ne fehlermeldung dazu.

grob gesagt, muss ich hier eigentlich alles "sinnvoll" schätzen.

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poste dochmal ein Bild. Ich verstehe irgendwie nicht ganz was du gerade in Abaqus machst.

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einseitig_fest_eingesp_balk.gif

ich hab mir hier einfach mal ein ganz einfaches teil zur übung gebaut, um abaqus zu verstehen (hab vorher noch nie damit gearbeitet, nur a bissl ansys an der fh). dazu hab ich in catia einfach 3 parts modelliert (grundplatte, balken, schweißnaht) und diese eingelesen. grundplatte festgehalten und kraft auf balken vorne. da die drei parts untereinander keinen zusammenhang haben, hab ich das jetz mal mit merge versucht. da hat er dann gestern tatsächlich noch ein schönes neues part gebaut. nur dummerweise verliert er dann die zusammenhänge für kräfte und lager auch die vernetzung. musste ich alles neu machen. kann doch nicht so sein, oder? das einzige was ich konnte, war unterschiedliche materialen zuweisen.

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ok
also das Part von Deinem Bild musst du ja jetzt noch vernetzen. Wenn ich das Bild richtig deute soll der Balken irgendwo aufgeschwißt sein, richtig?
Das erste ist schonmal (ich spreche jetzt mal etwas bildlich), dass du im Übergang deiner Schweißnaht (SN) zum Balken und auch der Einspannung, sowie an den vier Eckkanten Spannungspitzen bekommen wirst. Ich würde versuchen hier noch einen Radius reinzulegen. Zum Anderen musst du jetzt in Deiner Schweißnaht die Wärmeeinflußzonen modellieren. Weißt Du wie die in etwa aussehen müssen?

[Diese Nachricht wurde von Kampf-Ameise am 19. Aug. 2008 editiert.]

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einseitig_fest_eingesp_balk_ergebnis.gif

vernetzt hätt ich schon. da hab ich nur das problem, dass ich mit dem verfeinern noch etwas auf kriegsfuß stehe. ein ergebnis konnte ich mittlerweile auch schon bekommen (mises-spannungen, displacements, etc). spannungsspitzen an sich hab ich jetz noch keine so richtigen bekommen, liegt wahrscheinlich noch an fehlerhaftem input und ungenauer vernetzung...
die radien an den vier eckkanten hab ich eig mit absicht weggelassen, weils ja immer heißt man soll das ganze vereinfachen (haben wir an der fh so gelernt....) um sich die feine vernetzung in dem bereich sparen zu können. kann ich aber jederzeit noch reinmachen.
das mit den weärmeeinflusszonen ist hier echt ein problem, weil mir hier in der firma diesbezüglich keiner weiterhelfen kann. dazu bin ja ich da, um das ganze rauszufinden. 
hätt mich diesbezüglich schon gestern mal im internet schlau gemacht, da war aber nicht mal bei wikipedia was brauchbares zu finden.

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einseitig_fest_eingesp_balk_ergebnis2.gif

nach feinerer vernetzung (und tet statt hex) konnte ich jetz solche spannungsspitzen feststellen.
wolle da dann mit dem rundungs tool arbeiten, erhalte aber immer Meldung: "round feature failed. cannot round non manifold edges" --> das kann ich nicht interpretieren.
das ganze vorher schon in catia zu verrunden geht auch nicht, da ich dort ja nicht-zusammenhängende parts habe.

[Diese Nachricht wurde von Melli2 am 19. Aug. 2008 editiert.]

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wenn du jetzt eine SN simulieren willst müsstest du an der Stelle der Schweißnaht völlig anders vernetzen und das wird recht schwierig und fieselig.

Ziel Deiner Arbeit soll die Ermittlung der Spannungen und Dehnungen in der SN sein? Wirst du nur mechanisch oder auch thermisch belasten?

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guten morgen!

ich hab hier nur mechanische belastung, allerdings sehr große. das ganze sind grundgestelle für werkzeuge die in pressen zum einsatz kommen. also mehrere tonnen und ca. 20 hub pro min die da drauf kommen. ziel ist es, herauszufinden, ob das ganze auch über jahre die belastungen aushält.

hättest du evtl ein beispiel wie man sowas vernetzten müsste?
ich hab einfach nur im schweißnahtvereich verfeinert. und alles mit tet weil sonst hab ich nur fehlermeldungen bekommen.

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Morgen!

also wirst du zyklisch belasten.

Hast du überhaupt Materialdaten für verschiedene WEZs?
Mit einem Beispiel kann ich leider nicht dienen, tut mir leid. Ich bin mir ehrlich gesagt auch nicht sicher ob meine Idee nicht zu detailliert ist. Wenn Du sowas berechnest denke ich brauchst du nicht unbedingt mehrere Wärmeeinflußzonen modellieren. Eventuell reicht es auch nur die Schweißnaht feiner zu vernetzen und ihr spezielle Materialeigenschaften zuzuweisen. Ich bin davon ausgegangen dass du auch thermische Lasten aufbringst. Dann wärst du ja auf dem richtigen Weg.

Was sagt denn Dein Betreuer?

[Diese Nachricht wurde von Kampf-Ameise am 20. Aug. 2008 editiert.]

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materialdatenmäßig hab ich noch gar nix.
muss ich mich mal schlau machen, welche speziellen materialeigenschaften so eine schweißnaht hat.
denkst du, dass "merge" der richtige befehl ist, um die zusammenhänge zwischen schweißnaht und bauteil sinnvoll darzustellen? oder gibts da was besseres?
mein betreuer ist im urlaub... drum häng ich ja irgendwie total in der luft 

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also mit merge kannst du entweder Geometrien verschmelzen lassen, oder zwei Netze kombinieren und die so entstehenden doppelten Knoten elemenieren.

Ich würde in Deinem Fall so vorgehen:
Erst Deine Geometrien mergen, so erhälst du Dein Gesamtbauteil. Dann das Bauteil Partitionieren (so dass du gut vernetzen kannst, das erkennst du an den Farben die Deine Bauteilpartitionen haben). Im letzten Schritt kannst du dann vernetzen.

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so hab ichs bei dem beispiel gemacht, nur das mit dem partionieren hab ich mir geschenkt.
ich hab das aber schon mal an einem beispiel im user manual geübt. das krieg ich dann hin.

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Hallo Leute (im speziellen Kampf-Ameise) !

Ich sitze gerade vor meiner Bachelorarbeit und habe ein ähnliches Problem wie Melli2.
Bei mir geht es um folgendes. Ich soll den Festigkeitsverlust einer Punktschweißverbindung mittels CATIA FEM nachweisen.
1. Frage: ist das mit linearer FEM überhaupt möglich?
2. Frage: ich habe mir die Materialeigenschaften der WEZ mittels einer Härtemessung geholt. Aber wie bringe ich die HV Werte in meine Werkstoffeigenschaften von CATIA mit ein?

Wenn mir jmd. helfen könnte, wäre ich ihm wirklich sehr sehr dankbar!

Viele Grüße!

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Hallo!

Ich nochmal: ich glaube ich habe zumindest eine Teilantwort auf Frage 2 gefunden:
Durch eine andere Härte ändert sich die Streckgrenze, welche in CATIA als "Elastizitätslimit" bezeichnet wird.

Damit zurück zu Frage 1: reicht eine Änderung des Elastizitätslimits bei linearer FEM um eine Änderung der Spannung an der Punktschweißstelle festzustellen? Kann es leider (noch) nicht selbst herausfinden, da die Härteprüfungen noch laufen! Daher bitte ich um eine Antwort!

Viele Grüße

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Bei einer zyklsich beanspruchten Schweißkonstruktion ist ein Ermüdungsfestigkeitsnachweis oder Betriebsfestigkeitsnachweis zu führen.

Literatur: Haibach, Betriebfestigkeit...Radaj, Ermüdungsfestigkeit

Bei einem Festigkeitsnachweis wir die Beanspruchung mit der Beanspruchbarkeit verglichen

Die Beanspruchung kann mit der FEM ermittelt werden. Für Schweißverbindungen gibt es mehrere Konzepte, die angewendet werden können. Das genauste ist das Kerbspannungskonzept. Dabei wir die Schweißnaht mit modelliert und somit die lokale Spannungskonzentration erfasst.

Die Beanspruchbarkeit ist Werkstoffabhängig und bei Schweißverbindungen Abhängig von der Schweiverbindung. Bei zyklischer Beanspruchung ist zu beachten, dass die Dauerfestigkeitsmindernden Einflüsse berücksichtigt werden.

Solche Berechnungen können zum beispiel nach dem AD 2000 Merkblatt S2 durchgeführt werden oder nach der FKM-Richtlinie.

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