Schweißeigenspannungen 10
Aus ESOCAETWIKIPLUS
Was ist das Wesentliche hieran?
In dieser Bildfolge wurde gezeigt, welche Einflüsse die Eigenspannungen einer solchen Probe vorliegen. Diese Probe, die Materialeigenschaften und die Randbedingungen sind typisch für den Nahtbereich einer Schweißnaht. Zusammenfassend kann hervorgehoben werden, dass
- die Simulation die Effekte abbilden kann,
- die Simulation zeigen und differenzieren kann, welche Signifikanz die Effekte für das Ergebnis haben und
- dass die Vernachlässigung von Effekten (z.B. der Umwandlungsplastizität) deutliche Auswirkungen auf das Spannungsergebnis haben kann.
Einspannbedingungen
Auf den ersten Blick erscheint es fragwürdig, ob die Einspannung dieser Probe zwischen zwei festen Seitenwänden praxisgerecht ist.
Stellen Sie sich dazu ein kleines Stück des Materials (infinitesimal ein dV oder in FEM-Denkweise ein Volumenelement) im Bereich der Schweißnaht oder in der Nähe davon vor. Dieses Material wird aufgeheizt und wieder abgekühlt. Die direkte Umgebung erfährt zwar etwa die gleiche Behandlung, aber in der etwas weiter entfernten Umgebung bleibt das Material kühl. Diese Umgebung prägt die Randbedingungen unseres Kontrollvolumens. Diese Umgebung stellt eine Umschließung dar (sie bleibt kühl und verschiebt sich nicht), die sehr steif ist (es ist ein großer Bereich gegenüber der relativ kleinen Schweißzone).
Diese Bedingungen ähneln weitgehend der festen Einspannung des untersuchten Beispiels.
Aufheiz- und Abkühl-Bedingungen
Der Spannungsverlauf des Diagramms oben rechts zeigt nach der Aufheizung (unterer Kurvenabschnitt) bei hohen Temperaturen (rechte Seite) relativ geringe Spannungen. Dies liegt daran, dass bei hohen Temperaturen die Festigkeit der Werkstoffe abnimmt. Bei der folgenden Abkühlung (oberer Kurvenabschnitt) treten wieder nennenswerte Spannungen auf.
Dies ergibt, dass die Eigenspannungen, die am Ende verbleiben, im wesentlichen vom Geschehen bei der Abkühlung abhängen.
Es lohnt sich also, die Effekte und Materialdaten bei der Abkühlung genauer zu betrachten. Dies betrifft zum Beispiel Phasenumwandlung und Umwandlungsplastizität (TRIP).
Dagegen lohnt es sich kaum, die Effekte und Materialdaten bei der Aufheizung genauer zu betrachten.
