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  Schweißsimulation - Kein kontinuierlicher Wärmefluss?!

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Autor Thema:   Schweißsimulation - Kein kontinuierlicher Wärmefluss?! (525 mal gelesen)
  
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Suspa
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erstellt am: 29. Nov. 2018 22:37    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


Heat_2.zip

 
Hallo miteinander!

Ich arbeite derzeit mit sequentiell gekoppelten thermo-mechanischen Analysen, da ich gerne Eigenspannungen durch Schweißen ermitteln würde (hatte vor einigen Tagen schon einen Thread eröffnet diesbezüglich und meinen Versuch per sigini wieder verworfen).

Erste Versuche zeigten, dass die Spannungen, welche laut Literatur im Bauteil herrschen sollen, auch mit Abaqus reproduzierbar sind. Mir ist allerdings aufgefallen, dass die Verformungen nicht ganz stimmen und das hat folgenden Grund, den ich nicht zu beheben vermag:

Meine Schweißnaht (des kleinen "Testmodells" wohlgemerkt) ist in zwei Abschnitte unterteilt. Am Anfang der Simulation wird per Model Change die Schweißwulst entfernt, im nächsten Step wird der erste Nahtabschnitt des Grundmaterials per Boundary Condition auf 1500°C erhitzt und dann kommt die per predefined field ebenfalls auf 1500°C temperierte Wulst wieder dazu. Danach geht es zum zweiten Abschnitt. Grundmaterial wieder erhitzen -> Schweißwulst kommt wieder dazu.

Ab diesem Punkt beginnt mein Problem. Der erste Abschnitt ist fertig geschweißt und noch heiß. Nun sollte im nächsten Step die Boundary Condition im zweiten Schweißabschnitt aktiviert werden. Wenn der Step beginnt, wird aber nicht sofort die Boundary Condition aktiv, sondern der erste Schweißabschnitt wird erst wieder auf Umgebungstemperatur abgekühlt und DANN kommt erst die Boundary Condition des neuen Abschnittes. Ich hätte aber gerne einen kontinuierlichen Verlauf des Schweißens. Während Abschnitt 2 geschweißt wird müsste der andere Teil ja noch heiß sein und währenddessen (und nicht vorher) abkühlen.

Ich habe nirgendwo festgelegt, dass das vorher abkühlen soll. Man sieht die Schweißunterbrechung an den Deformationen, da die Flansche dadurch sinusförmig gewellt sind.

Kann man das irgendwie unterbinden? Aktiviert habe ich nur Wärmeübertragung an die Luft mit 0,025mJ/(s*mm²*K). Keine Amplituden oder sonstiges, die so etwas verursachen sollten. BC1 wird im zweiten Step einfach nur deaktiviert. Sollte die Resthitze dann nicht im zweiten Step aktiv sein, während der zweite Teil aufgeheizt wird? Warum kommt es zu dieser Reihenschaltung?  


Im Manual wird dazu leider nichts gesagt.  


/edit: Gab einen Fehler in der input-File.

[Diese Nachricht wurde von Suspa am 29. Nov. 2018 editiert.]

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Mefh
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Beiträge: 36
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erstellt am: 30. Nov. 2018 07:49    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 Suspa 10 Unities + Antwort hilfreich

Es gibt zwei Möglichkeiten, Randbedingungen anzulegen: kontinuierlich und sofort. Dies wird im STEP-Module gemacht:
*Step, amplitude=RAMP
*Step, amplitude=STEP
Im CAE letzter Reiter (Other) unten.
Verwende mal letzteres, also amplitude=STEP (instantaneous im CAE).

In deiner Plastizität hat sich ein Fehler eingeschlichen: Die Zeile
    25.,        0.1,        227.
macht keinen Sinn.

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Mustaine
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.



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Beiträge: 3393
Registriert: 04.08.2005

Abaqus

erstellt am: 30. Nov. 2018 15:42    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 Suspa 10 Unities + Antwort hilfreich


TB-05-WELD-1.pdf

 
Das Bauteil kühlt sich am Anfang von Step-4 extrem schnell ab. Ist der Film Coefficient korrekt?

Evtl. ist die Arbeit mit Unterroutinen zum abbilden des Vorgangs einfacher. Im Anhang ist ein Paper dazu. Ich habe auch die Dateien dazu, falls du sie haben möchtest.

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Suspa
Mitglied



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Beiträge: 19
Registriert: 19.06.2018

erstellt am: 01. Dez. 2018 01:13    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

Zitat:
Original erstellt von Mefh:

In deiner Plastizität hat sich ein Fehler eingeschlichen: Die Zeile
    25.,        0.1,        227.
macht keinen Sinn.

Da hast du natürlich recht. Das war sinnlos so und das habe ich geändert.

Danke für den Tip mit den Steps. So wie es vorher war, machte es wirklich keinen Sinn. So ist der Schweißprozess kontinuierlicher, allerdings kann ich noch nicht abschätzen, inwiefern das schlagartige Erwärmen der Realität entsprechen kann. Wahrscheinlich müsste ich dafür die Schweißabschnitte extrem klein wählen, damit diese immer in der Wärmeeinflusszone des vorherigen liegen, sodass kein Temperatursprung um 1500°C erfolgt. 
Anderenfalls kann ich nicht ganz abschätzen, inwiefern das die Qualität meiner Ergebnisse beeinflusst?!

Ein großes Problem ist auch - wie Mustaine schon schreibt - die schnelle Abkühlung. :(

Zitat:
Original erstellt von Mustaine:
Das Bauteil kühlt sich am Anfang von Step-4 extrem schnell ab. Ist der Film Coefficient korrekt?

Evtl. ist die Arbeit mit Unterroutinen zum abbilden des Vorgangs einfacher. Im Anhang ist ein Paper dazu. Ich habe auch die Dateien dazu, falls du sie haben möchtest.


Du hast wohl recht. Habe 2,5W/(m²K) angenommen. Da ich alles in N, mm und mJ angegeben habe, müsste es wohl 0,0025 mJ/(s*mm²*K) und nicht 0,025 sein. Allerdings ist auch nach erneuter Rechnung noch immer ein sehr schnelles Abkühlen zu sehen. Ich erwarte eigentlich nicht, dass der eine Teil schon wieder auf Umgebungstemperatur abgekühlt ist, während der zweite Teil noch geschweißt wird.

Vielen Dank für das Paper und das Angebot, welches ich gerne annehmen würde! Die Dateien dazu würden mich sehr interessieren. Ich konnte zwar glücklicherweise hier im Forum ein Beispiel zu DFLUX finden und versuche mir momentan etwas zusammen zu schustern, was sich auf meinen Fall anwenden lässt. Aber die Bilder im Paper lassen vermuten, dass es sich im behandelten Problem um einen ähnlichen Fall wie bei mir handelt. Das würde mir mit Sicherheit enorm weiterhelfen! 

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Mustaine
Ehrenmitglied V.I.P. h.c.



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Beiträge: 3393
Registriert: 04.08.2005

Abaqus

erstellt am: 03. Dez. 2018 10:32    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 Suspa 10 Unities + Antwort hilfreich

Suspa
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Beiträge: 19
Registriert: 19.06.2018

erstellt am: 08. Dez. 2018 12:52    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

Vielen Dank, Mustaine! Wirklich sehr freundlich!  


Die Subroutinen laufen. Die Rechnungen sind allerdings deutlich langsamer, als wenn ich das ohne Subroutinen rechne. Kann aber durchaus auch an meinem Modell liegen. Ich habe das ganze jetzt als zwei Parts modelliert. Jeweils den Träger und dann die Schweißnähte. Ich nehme an, dass das in den Dateien die du geschickt hast auch so gemacht wurde, da man sonst wohl keine Master- und Slave Flächen für die GAPCON Routine auswählen könnte?!

Scheinbar ist mir aber ein Fehler unterlaufen, was das schnelle Abkühlen erklärt. Ein klassischer Einheitenfehler. Die spezifische Wärmekapazität hatte ich in W/(mm²K) eingegeben. mW/(mm²K) hätten es allerdings sein sollen. Der Wärmeverlauf sieht gut aus. Mal sehen, was die Spannugen später sagen  

[Diese Nachricht wurde von Suspa am 08. Dez. 2018 editiert.]

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