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B3_T20_Spot_1E-3.inp.txt

Hallo zusammen!

Habe vor, eine Laserbestrahlung sowie eine gleichzeitige Ofenerwärmung zu simulieren.

Dabei soll davon ausgegangen werden, dass das gesamte zu bestrahlende Material z.B. im Ofen (Step Vorwärmen) auf Anfangstemperatur gebracht wird (in BC sowie Interaction hinterlegt). Im nachfolgenden Step Schweissen soll die Temperatur des Ofens auf dem Wert des Vorgänger-Steps konstant gehalten werden. Gleichzeitig soll ein Laser das Material bestrahlen. Letzterer wurde mit DFLUX nachgebildet.

Problem: Wie bilde ich das Konstanthalten der Ofentemperatur nach, während der Laser über das Material jagt? Hier kann ich die Ofentemperatur ja nicht mittels BC definieren, da sonst der Energieeintrag durch den Laser nicht berücksichtigt wird. Geht das nur mit Interaction? Wie erwärmt wird, also, ob durch Konvektion, Wärmestrahlung oder Wärmeleitung ist erst mal egal.

Habe versucht Konvektion und Wärmestrahlung im selbigen Step Schweissen mittels FILM als Subroutine zu definieren. Die Temperatur habe ich auf die Temperatur, die am Ende des Vorwärm-Steps vorliegt gesetzt. Dann müsste doch beim Übergang vom Vorwärm zum Schweiss-Step kein Temperatursprung vorhanden sein? Trotzdem habe ich einen Temperaturabfall, der sich später wohl wieder auf den gewünschten Wert einpendelt.

Habt Ihr eine Idee, wie man das Erwärmen mittels zweier Wärmequellen noch nachbilden könnte?

Besten Dank.

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Hallo thephile,

mehr als das über "Interaction" zu machen, fällt mir auch nicht ein.
Bei Deinem Modell fällt mir auf, dass Du als Predefined Field im Initial Step bereits 1073K vorgegeben hast, dies dann aber bei den Interactions nochmal zusammen mit dem Wärmeübergangskoeffizienten definierst. In diesem Fall erzeugst Du eine Erwärmung (so ist es ja auch gewünscht), jedoch ist der Endwert von 1073K ja bereits als Startwert in den Predefined Fields vorgegeben, eine Erwärmung dürfte in diesem Fall nicht stattfinden.
Ist das so gewollt?

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Hallo homer28,

die Idee ist das Modell auf 1073K zu bringen (Vorwärm-Step), diese Temperatur dann im nachfolgenden Step (Schweissen) zu halten, zusätzlich jedoch noch mit einer Laserquelle zu bestrahlen. Im anschließenden Abkühl-Step soll an Luft abgekühlt werden.

Bedeutet das, ich benötige den Interaction-Step nicht, wenn ich Konvektion und Wärmestrahlung im Interaction-Step weglasse, da der Startwert bereits im Predefined Field vorgegeben wurde? Das würde doch heißen, dass ich annehme es geht keine Wärme durch Konvektion oder Strahlung verloren, bzw. ich halte die Temperatur im Ofen auf der definierten Starttemperatur. Stimmt das? Das wäre eigentlich das, was ich damit erreichen möchte!

Wie würde es sich verhalten, wenn ich das Modell von unten her mit einer Kontaktheizung aufheizen möchte, anstelle der Ofenerwärmung, also Umgebungstemperatur z.B. 293K an den freien Flächen? Könnte ich dann ein BC mit der Vorwärmtemperatur (1073K) im Schweiss-Step auf die untere Fläche (Heizfläche) legen, den restlichen Flächen aber Konvektion und Strahlung zuordnen? Wäre das sinnvoll?

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Hallo thepile,

"Bedeutet das, ich benötige den Interaction-Step nicht, wenn ich Konvektion und Wärmestrahlung im Interaction-Step weglasse, da der Startwert bereits im Predefined Field vorgegeben wurde?"

-So wie ich das kenne, ist die Temperatur beim Predefined Field die Starttemperatur des Bauteils, die vor Beginn der eigentlichen Analyse dort anliegt. Im weiteren Verlauf werden die Temperaturen durch die definierten äußere Einflüsse dann neu berechnet. Setzt Du nun den Startwert auf die 1073K, hat das Bauteil VOR Beginn der Analyse die entsprechende Temperatur von 1073K.

Der Nachteil ist, dass Du natürlich so keinen Aufwärmvorgang beobachten kannst, da das Bauteil zu Beginn ja schon die vorgegebene Temperatur hat. Wenn das allerdings so gewollt ist, würde ich das so machen.
In einem nächsten Schritt müsstest Du eine Interaction zur Umgebung einfügen (Surface Film Condition) mit einer Sinktemperatur (Umgebungstemperatur) des eben umgebenden Mediums. Ich weiss nicht, wie deine Prozessparameter so aussehen, aber hier könntest Du versuchen, als Umgebungstemperatur die 1073K zu definieren. So kühlt das Bauteil nicht auf unter diese Temperatur ab, erwärmen durch Laser oder sonstwas kann es sich aber natürlich noch.

Deine zweite Frage mit der Kontaktheizung verstehe ich leider nicht ganz, könntest Du das noch präziser erläutern?

Grüße,

homer

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C2_T20_Spot_1E-3-T1073K_Kontaktheizung.inp.txt

Hallo homer28,

das mit der Kontaktheizung soll funktionieren, als würde man das Werkstück auf eine Herdplatte legen und von oben drauf zusätzlich mit dem Laser bestrahlen.

Habe nun versucht, die Herdplatte dadurch abzubilden, indem ich eine Boundary Condition auf die Unterseite des Werkstücks gelegt habe. Diese BC hat beispielsweise wieder die Temperatur von 1073K. Wenn ich mir die Simulationsergebnisse so anschaue, dann trägt der Laser kaum zur Erwärmung bei. Normalerweise würde ich erwarten, dass das gesamte Werkstück durch die zusätzliche Laserbestrahlung noch wärmer würde. Denn ohne die BC erreicht der Laser selber bereits Temperaturen von 3.000K. Was habe ich hier falsch gemacht? Das zugehörige Inputfile lege ich mal bei.

Vielen Dank!

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Hallo thepile,

leider kann ich den Job nicht durchrechnen, da mir die dFLUX-Routine fehlt. 
Kannst sie mir gerne per Mail schicken, dann schau ich mir das mal an!

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