Ermüdungsanalysen von dickwandigenSchweißkonstruktionenDr.-Ing. Stephan VervoortHottinger Baldwin Messtechnik
Agenda1. Kurzübersicht der Schweißanalysen2. Implementierte Schweißberechnungsmöglichkeiten3. Methodik zum Schweißen von d...
3Effekte des Schweißens auf die BetriebsfestigkeitGrund-platteSchmelz-zoneWärme-einfluß-zoneRand derSchweißnahtSchweißnaht...
4Strukturspannungs-Berechnungskonzepte• BS7608,• Eurocode 3• “Volvo”-AnsatzDie Strukturspannung ist die Spannungam Rand de...
5Eigenschaften der StrukturspannungsmethodikSpannungsamplitudeMittelspannung- ∞• FE Modellierungs-Richtlinien• Schweiß-Kla...
6Vorhandene Schweißnaht-Berechnungsansatz in DesignLife6• Verwendet grobes Schalenmodell
LokalesKoordinaten-systemGlobalesKoordinaten-system7Vorhandene Schweißnaht-Berechnungsansatz in DesignLife• Verwendet grob...
8Vorhandene Schweißnaht-Berechnungsansatz in DesignLife• Verwendet grobes Schalenmodell• Verwendet Strukturspannungen– Krä...
Es werden die Blechdicken verwendetum die Festigkeitsabnahme nach derfolgenden Formal zu bestimmen:σt = σ (tref/t)nwobei t...
SpannungsamplitudeMittelspannung- ∞10Vorhandene Schweißnaht-Berechnungsansatz in DesignLife• Verwendet grobes Schalenmodel...
11Volumen- im Vergleich zu Schalenschweißnaht-Modellierung
12Spannungs-Integrations-Methodeσtopσbot
13Strukturspannungen aus Spannungsintegration
14Strukturspannungen aus Spannungsintegration
15Schweißnaht Definitionsdatei<WeldDefinitions><WeldLine name="Test1 Beam top surface"><WeldDef Location="0.0,2.5,0.0" Nor...
16Schweißnaht Definitionsdatei<WeldDefinitions><WeldLine name="Test1 Beam top surface"><WeldDef Location="0.0,2.5,0.0" Nor...
17Volumenelemente-Schweißlinie
18Schweißnaht-Analyse Prozess
19Beispiel19Die Größe der Marker ist ein manuell einstellbarer Parameter.
measure and predict with confidencewww.hbm.com/ncodeDr.-Ing. Stephan VervoortHBM nCode ProdukteCarl-Zeiss-Ring 11-1385737 ...
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Ermüdungsanalyse von dickwandigen Schweißkonstruktionen

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Ermüdungsanalyse von dickwandigen Schweißkonstruktionen

  1. 1. Ermüdungsanalysen von dickwandigenSchweißkonstruktionenDr.-Ing. Stephan VervoortHottinger Baldwin Messtechnik
  2. 2. Agenda1. Kurzübersicht der Schweißanalysen2. Implementierte Schweißberechnungsmöglichkeiten3. Methodik zum Schweißen von dickwandigen Konstruktionen4. Beispiel2
  3. 3. 3Effekte des Schweißens auf die BetriebsfestigkeitGrund-platteSchmelz-zoneWärme-einfluß-zoneRand derSchweißnahtSchweißnaht ineinem Rohr bildetKorntextur ausSS Schenectady
  4. 4. 4Strukturspannungs-Berechnungskonzepte• BS7608,• Eurocode 3• “Volvo”-AnsatzDie Strukturspannung ist die Spannungam Rand der Schweißnaht (ohneSpannungskonzentrations-Effekt)Linearer Anstiegder StrukturspannungÜberproportionaler Anstiegder KerbspannungmaximaleStruktur-spannung(hot spot)
  5. 5. 5Eigenschaften der StrukturspannungsmethodikSpannungsamplitudeMittelspannung- ∞• FE Modellierungs-Richtlinien• Schweiß-Klassifizierungen• Definition der SN Kurve• Spannungserholungsmethoden• Definition der Schädigungsparameter• Multiaxiale Belastungen• Versagensmechanismen• Mittelspannungseffekt• Größen/Dicken-Effekt• Biegeverhältnis
  6. 6. 6Vorhandene Schweißnaht-Berechnungsansatz in DesignLife6• Verwendet grobes Schalenmodell
  7. 7. LokalesKoordinaten-systemGlobalesKoordinaten-system7Vorhandene Schweißnaht-Berechnungsansatz in DesignLife• Verwendet grobes Schalenmodell• Verwendet Strukturspannungen– Kräfte&Momente (Grid point force &moment)– Strukturspanungen (Cubic stresses)– Verschiebungen
  8. 8. 8Vorhandene Schweißnaht-Berechnungsansatz in DesignLife• Verwendet grobes Schalenmodell• Verwendet Strukturspannungen– Kräfte&Momente (Grid point force &moment)– Strukturspanungen (Cubic stresses)– Verschiebungen• Biegekorrekturen• Generierte SN Kurve
  9. 9. Es werden die Blechdicken verwendetum die Festigkeitsabnahme nach derfolgenden Formal zu bestimmen:σt = σ (tref/t)nwobei tref die Referenzdicke(Standard: 1 mm) und n der Exponent(Standard: 0.16667) ist.9Vorhandene Schweißnaht-Berechnungsansatz in DesignLife• Verwendet grobes Schalenmodell• Verwendet Strukturspannungen– Kräfte&Momente (Grid point force &moment)– Strukturspanungen (Cubic stresses)– Verschiebungen• Biegekorrekturen• Generierte SN Kurve• Dickenkorrekturen
  10. 10. SpannungsamplitudeMittelspannung- ∞10Vorhandene Schweißnaht-Berechnungsansatz in DesignLife• Verwendet grobes Schalenmodell• Verwendet Strukturspannungen– Kräfte&Momente (Grid point force &moment)– Strukturspanungen (Cubic stresses)– Verschiebungen• Biegekorrekturen• Generierte SN Kurve• Dickenkorrekturen• Mittelspannungskorrekturen• 2D Spannungstensor
  11. 11. 11Volumen- im Vergleich zu Schalenschweißnaht-Modellierung
  12. 12. 12Spannungs-Integrations-Methodeσtopσbot
  13. 13. 13Strukturspannungen aus Spannungsintegration
  14. 14. 14Strukturspannungen aus Spannungsintegration
  15. 15. 15Schweißnaht Definitionsdatei<WeldDefinitions><WeldLine name="Test1 Beam top surface"><WeldDef Location="0.0,2.5,0.0" NormalVector="0,1,0" ToeVector="0,0,1" id="1"/><WeldDef Location="0.0,3.0,0.0" NormalVector="0,1,0" ToeVector="0,0,1" id=“2"/></WeldLine></WeldDefinitions >• DesignLife bestimmt automatisch dieSCL (stress calculation lines)• Schweißnahtlage ist nicht abhängigvon Knoten oder Vernetzung• Schweißnaht Definitionsdateimuss vom Anwender außerhalbvon DesignLife erstellt werden!
  16. 16. 16Schweißnaht Definitionsdatei<WeldDefinitions><WeldLine name="Test1 Beam top surface"><WeldDef Location="0.0,2.5,0.0" NormalVector="0,1,0" ToeVector="0,0,1" id="1"/><WeldDef Location="0.0,3.0,0.0" NormalVector="0,1,0" ToeVector="0,0,1" id=“2"/></WeldLine></WeldDefinitions >• DesignLife bestimmt automatisch dieSCL (stress calculation lines)• Schweißnahtlage ist nicht abhängigvon Knoten oder Vernetzung• Schweißnaht Definitionsdateimuss vom Anwender außerhalbvon DesignLife erstellt werden!
  17. 17. 17Volumenelemente-Schweißlinie
  18. 18. 18Schweißnaht-Analyse Prozess
  19. 19. 19Beispiel19Die Größe der Marker ist ein manuell einstellbarer Parameter.
  20. 20. measure and predict with confidencewww.hbm.com/ncodeDr.-Ing. Stephan VervoortHBM nCode ProdukteCarl-Zeiss-Ring 11-1385737 IsmaningGermanyTel: +49 (0)89 9605372 18Fax: +49 (0)89 9605372 21Email: stephan.vervoort@hbmncode.comwww.hbm.com/ncodeThanks for Your Attention !Questions ?
  21. 21. Kontaktieren Sie uns – wir helfen Ihnen gerne!CADFEM (Austria) GmbHWagenseilgasse 141120 WienTel. +43 (0)1 587 70 73 – 0E-Mail. info@cadfem.atWeb. http://www.cadfem.atImmer aktuell informiert – CADFEM Blog, Xing und Youtube-ChannelCADFEM Blog - Umfassend informiert – http://blog.cadfem.at• News zur FEM-Simulation - What‘s hot? What‘s new?• Video-Tutorials - ANSYS, LS DYNA & mehr• Hinter den Kulissen: CADFEM internCADFEM Youtube Channel - Tips & Trick• Video Tutorials - ANSYS Software und CADFEM ApplicationsCADFEM auf Xing - News kompakt• Vorschau auf Events & Seminare• Neue CADFEM Produkte• CADFEM JobbörseFragen? Interesse?

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