DIN-Normenausschuss Schweißen und verwandte Verfahren (NAS)
Numerische Schweißsimulation - Ausführung und Dokumentation
Kurzreferat
Das Dokument legt fest die Vorgehensweise zur Durchführung, Validierung, Verifizierung und Dokumentation einer numerischen Schweißsimulation zur rechnerischen Abbildung des Schweißprozesses (en: computational welding mechanics, CWM). Hierzu bezieht sich dieses Dokument vorrangig auf die thermische und mechanische Finite-Elemente-Methode (FEM) (en: finite element analysis, FEA) beim Schmelzschweißen (siehe ISO/TR 25901-1:2016, 2.1.1.2) von metallischen Bauteilen und Konstruktionen. Die numerische Schweißsimulation zur rechnerischen Abbildung des Schweißprozesses (CWM) ist ein breites und wachsendes Einsatzgebiet der technischen Analyse. Das Dokument behandelt folgende Aspekte und Ergebnisse der CWM, mit Ausnahme der Simulation des Verfahrens an sich:
- Wärmestrom während der Analyse einer oder mehrerer Lagen;
- durch den Wärmestrom bedingte Wärmeausdehnung ;
- thermische Spannungen;
- Entstehung unelastischer Dehnungen;
- Auswirkung der Temperatur auf Werkstoffeigenschaften;
- Vorhersage der Eigenspannungsverteilungen;
- Vorhersage des Schweißverzuges. Das Dokument bezieht sich auf folgende physikalische Effekte, die jedoch nicht ausführlich behandelt werden:
- Physik der Wärmequelle ( z. B. Laser oder Lichtbogen);
- Physik des Schweißbads (und Keyhole für Hochleistungsstrahlschweißungen);
- Ausbildung und Retention von festen Phasen im Nichtgleichgewichtszustand;
- Lösung und Ausscheidung von Sekundärphasenpartikeln;
- Auswirkung des Mikrogefüges auf Werkstoffeigenschaften. Das Dokument wurde nicht für die Anwendung in einer spezifischen Industriebranche erstellt. CWM kann bei der Gestaltung und Bewertung einer Vielzahl von Bauteilen nützlich sein. Das Dokument enthält ein System zur Gewichtung, das dem Anwender eine geschätzte Genauigkeit bietet. Dieses System soll Industrieorganisationen oder Firmen ermöglichen, erforderliche Niveaus der CWM für spezifische Anwendungen festzulegen. Das Dokument ist unabhängig von der Software und der Durchführung und somit nicht auf die FEM oder eine bestimmte Industriebranche beschränkt. Es schafft einheitliche Rahmenbedingungen für die wesentlichen Aspekte der üblicherweise angewendeten Methoden und die Zielsetzung der CWM (einschließlich Validierung und Verifizierung für die objektive Beurteilung von Simulationsergebnissen). Außerdem bietet es durch Darstellung und Beschreibung der für eine vollständige numerische Schweißsimulation mindestens erforderlichen Aspekte eine Einleitung in die rechnerische Abbildung des Schweißprozesses (CWM). (Die angegebenen Beispiele sollen die Anwendung dieses Dokumentes verdeutlichen; diese Beispiele können für Personen, die ihre CWM-Kompetenz erweitern wollen, hilfreich sein.
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- Lösung und Ausscheidung von Sekundärphasenpartikeln;
- Ausbildung und Retention von festen Phasen im Nichtgleichgewichtszustand;
- Physik des Schweißbads (und Keyhole für Hochleistungsstrahlschweißungen);
- Physik der Wärmequelle ( z. B. Laser oder Lichtbogen);
- Vorhersage des Schweißverzuges. Das Dokument bezieht sich auf folgende physikalische Effekte, die jedoch nicht ausführlich behandelt werden:
- Vorhersage der Eigenspannungsverteilungen;
- Auswirkung der Temperatur auf Werkstoffeigenschaften;
- Entstehung unelastischer Dehnungen;
- thermische Spannungen;
- durch den Wärmestrom bedingte Wärmeausdehnung ;
Beginn
2023-11-17
WI
00121959
Geplante Dokumentnummer
DIN EN ISO 18166
Projektnummer
09201258
Zuständiges nationales Arbeitsgremium
NA 092-00-29 AA - Schweißsimulation (DVS AG I 2.1)
Zuständiges europäisches Arbeitsgremium
CEN/TC 121 - Schweißen und verwandte Verfahren
Zuständiges internationales Arbeitsgremium
ISO/TC 44/WG 5 - Schweißsimulation
