Nastran-Schweißnahtfehlerbestimmung

Wenn die folgenden fünf Bedingungen erfüllt sind, können Sie einen Schweißnahtfehler zwischen angrenzenden Bauteilen des Modells analysieren:

• Der Analysetyp ist Statische Spannung mit nichtlinearen Materialmodellen.
• Sie definieren explizit alle Kontaktpaare, für die Sie Schweißfehler bestimmen möchten. (Die Kriterien für Schweißnahtfehler können nicht über die vorgabemäßige Kontakteinstellung definiert werden.)
• Sie definieren die grundlegenden Kontakttyp im Browser als Verklebt oder Verschweißt für Kontaktpaare, für die Sie Schweißnahtfehler bestimmen möchten.
• Sie definieren zumindest einen Mindestsatz von Schweißnahtmaterialfehler-Parametern, wie auf dieser Seite beschrieben.
• Sie führen die Simulation mit dem Autodesk Nastran-Solver durch, oder Sie exportieren das Modell in Autodesk Nastran Editor und führen sie dort aus.

So greifen Sie auf die Schweißnahtfehler-Einstellungen zu:

1. Definieren Sie eines oder mehrere verklebte oder verschweißte Kontaktpaare.
2. Doppelklicken Sie auf eine Überschrift für ein explizit definiertes Kontaktpaar im Browser, oder wählen Sie eine oder mehrere Kontaktüberschriften aus, klicken Sie mit der rechten Maustaste, und wählen Sie Einstellungen bearbeiten aus dem Kontextmenü.
3. Wählen Sie Nastran-Kontaktoptionen (BSCONP) aus dem Dropdown-Menü oben im Dialogfeld Kontaktoptionen aus.
4. Wechseln Sie zur Registerkarte Schweißnaht-Schadensmodell.

   Optionen und Werte, die Sie hier angeben, werden im Nastran-Deck als Parameter einer BSCONP-Karte ausgegeben.

Achtung: Die Nastran-spezifischen Kontaktoptionen, die auf den Registerkarten Allgemein und Erweitert des Dialogfelds Optionen enthalten sind, sind für alle Analysen und Kontakttypen (einschließlich nichtlineare Analysen) gleich. Informationen zu den Einstellungen auf diesen zwei Registerkarten finden Sie unter Nastran-Kontaktoptionen im Zweig Allgemeine Informationen (für mehrere Analysetypen).

Registerkarte Schweißnaht-Schadensmodell

Folgende Parameter sind auf der Registerkarte Schweißnaht-Schadensmodell im Dialogfeld Kontaktoptionen zu finden:

Fehlertheorie: Für die entsprechenden Kontakttypen stehen drei Optionen zur Bestimmung des Schweißnahtfehlers in diesem Dropdown-Menü zur Verfügung:

• Keine: Es werden keine Schweißnaht-Fehlerberechnungen durchgeführt. Dies ist die Vorgabeeinstellung.
• Schweißnahtfehlermodell: Es werden zwei Schadenmodelle für die Modellierung von Schweißnahtfehlern verwendet, wenn diese Option ausgewählt ist – das spannungsbasierte und das verformungsbasierte Modell. Welches Schadenmodell verwendet wird, hängt von den zusätzlichen Parametern ab, die Sie auf der Registerkarte Schweißnaht-Schadensmodell definieren (siehe Tabelle 1).

  Das spannungsbasierte Schweißnahtfehlermodell wird nur verschweißte Kontakte (symmetrisch oder unsymmetrisch) unterstützt. Für versetzte Schweißkontakte wird es nicht unterstützt.

  Das verformungsbasierte Modell wird für verschweißte Kontakte und versetzte Schweißkontakt (symmetrisch oder unsymmetrisch) unterstützt.

  Parameter, die Sie angeben (siehe Definitionen unten):			Schweißnahtfehlermodell und vorgegebene Werte
  SDMAXT und/oder SDMAXS	UDINITT und/oder UDINITS	UDMAXT und/oder UDMAXS
  ✓			Spannungsbasiertes Schadenmodell, wobei UDINITi unter Verwendung von SDMAXi und der entsprechenden Schweißspannung und Verschiebung vom ersten Lastinkrement berechnet wird. UDMAXi ist die inkrementelle Verformung auf Fehler nach Schadenbeginn ist auf 0,1 % des berechneten Werts für UDINITi eingestellt.
  ✓		✓	Spannungsbasiertes Schadenmodell, wobei UDINITi unter Verwendung von SDMAXi und der entsprechenden Schweißspannung und Verschiebung vom ersten Lastinkrement berechnet wird. UDMAXi ist die inkrementelle Verformung auf Fehler nach Schadensbeginn.
  	✓	✓	Verformungsbasiertes Schadenmodell.
  	✓		Verformungsbasiertes Schadenmodell, wobei UDMAXi vorgabemäßig auf 2 * UDINITi eingestellt wird.
  		✓	Verformungsbasiertes Schadenmodell, wobei UDINITi vorgabemäßig auf 0.5 * UDMAXi eingestellt wird.
  			Es wird kein Schadenmodell verwendet, wenn keiner der erforderlichen Parameter angegeben wird.
  Anmerkung: SDMAXi-Werte werden ignoriert, wenn UDINITi-Werte angegeben sind.

• Fehler der bindenden Zone: Diese Fehlertheorie erfordert, dass Sie einen der folgenden zwei Parametersätze angeben:
  • SDMAXT und UDMAXT oder
  • SDMAXS und UDMAXS

  Die Parameter UDINITT und UDINITS werden ignoriert.

  Die Theorie Fehler der bindenden Zone wird nur unterstützt, wenn der Kontakttyp verschweißt (symmetrisch oder unsymmetrisch) ist. Für versetzte Schweißkontakte wird es nicht unterstützt.

Zugspannung (Schadensbeginn): (Nastran-Parameter SDMAXT; reelle Zahl ≥ 0.0; Vorgabe = 0.0) – Dieser Parameter ist die Zugspannung des Schweißnahtmaterials bei Schadensbeginn.

Scherspannung (Schadensbeginn): (Nastran-Parameter SDMAXS Parameter; reelle Zahl ≥ 0.0; Vorgabe = 0.0) – Dieser Parameter ist die Scherspannung des Schweißnahtmaterials bei Schadensbeginn.

Trennung-Normale (Schadensbeginn): (Nastran-Parameter UDINITT; reelle Zahl ≥ 0.0; Vorgabe = 0.0) – Dieser Parameter ist die Trennung lotrecht zur Master-Schweißfläche, wenn der Schweißschaden einsetzt.

Schlupftangential (Schadensbeginn): (Nastran-Parameter UDINITS; reelle Zahl ≥ 0.0; Vorgabe = 0.0) – Dieser Parameter ist der Schlupf tangential zur Master-Schweißfläche, wenn der Schweißschaden einsetzt.

Trennung-Normale (vollständiges Versagen): (Nastran-Parameter UDMAXT; reelle Zahl ≥ 0.0; Vorgabe = 0.0) – Dieser Parameter ist die Trennung lotrecht zur Master-Schweißfläche, wenn der Bindungsschaden ein vollständiges Versagen verursacht.

Schlupftangential (vollständiges Versagen): (Nastran-Parameter UDMAXS; reelle Zahl ≥ 0.0; Vorgabe = 0.0) – Dieser Parameter ist der Schlupf tangential zur Schweißnaht, wenn der Bindungsschaden ein vollständiges Versagen verursacht.

Schweißnahtfehlerergebnisse

Elemente entlang verschweißter Kontaktflächen können auseinandergezogen werden, wenn ein Schweißnahtmaterialfehler festgestellt wurde. Anders ausgedrückt: Sie können einen Schweißfehler durch die Trennung erkennen, die in den Ergebnissen des verschobenen Modells auftritt.

Außerdem werden drei Nastran-Ausgabevektoren erzeugt, wenn Schweißfehlerberechnungen durchgeführt wurden (siehe unten). Diese drei Ergebnisse werden jedoch derzeit nicht in der Simulation Mechanical-Ergebnisanzeige unterstützt. Um die Ergebniskonturen zu sehen, die mit dem Schweißschaden verbunden sind, müssen Sie das Modell in Autodesk Nastran Editor exportieren. Anschließend führen Sie die Simulation dort aus und bearbeiten die Ergebnisse nach. Die zusätzlichen Schweißnahtfehlerergebnisse sind wie folgt:

• SSHL-KONTAKT-VERGLEICHSSPANNUNG: Dieser Ausgabevektor gibt den Vergleichsspannungszustand an der Flächenkontaktstelle wieder und wird an den Knoten entlang der Kontaktfläche unter Verwendung der folgenden Gleichung berechnet:

  σ_eqv = [σ_Normal² + 3 (τ_x² + τ_y²) ]^1/2

  Dabei gilt:

  • σ_Normal ist die SSHL-KONTAKT-NORMALSPANNUNG
  • τ_x ist die SSHL-KONTAKT-SCHERSPANNUNG-X
  • τ_y ist die SSHL-KONTAKT-SCHERSPANNUNG-y
• SSHL-BINDUNG EFFEKTIVE VERSCHIEBUNG: Dieser Ausgabevektor gibt die effektive Verschiebungsmenge für die Knoten an der Kontaktfläche an. SSHL-BINDUNG EFFEKTIVE VERSCHIEBUNG ist eine Knotenmenge für die relative Verschiebung der Slave-Knoten bezüglich der Master-Fläche. Die effektive Verschiebung wird mithilfe der folgenden Gleichung berechnet:

  D_EFF = [D_Z² + (D_X² + D_Y²) / 3]^1/2

  Dabei gilt:

  • D_Z ist die normale Verschiebung des Slave-Knotens von der Master-Fläche im lokalen Koordinatensystem
  • D_X ist die Verschiebung in X-Richtung des Slave-Knotens bezogen auf das lokale Koordinatensystem
  • D_Y ist die Verschiebung in Y-Richtung des Slave-Knotens bezogen auf das lokale Koordinatensystem
• SSHL-BINDUNGSSCHADEN: Dieser Ausgabevektor gibt den Umfang des Schadens auf der Kontaktfläche an. Dies ist das Verhältnis der effektiven Verschiebung zur zulässigen Bindungsverschiebung.