Schweißeigenspannungen 3
Aus ESOCAETWIKIPLUS
Variante 2: Elastizitätsmodul als f(Temp)
In dieser Variante 2 wird der Elastizitätsmodul als Funktion der Temperatur zugrunde gelegt. Bei den meisten Werkstoffen nimmt der Elastizitätsmodul bei zunehmender Temperatur ab, das Material wird weicher. Hier wird die nebenstehende Funktion eingesetzt, die für niedriglegierte Stähle und Baustähle typisch ist.
Hier wird einer möglichen Fehlinterpretation vorgegriffen: diese Funktion sieht sehr komplex aus, aber trotzdem ist diese Simulation linear. Linearität der Simulation liegt dann vor, wenn alle Eingangswerte (Geometrie, Materialdaten, Lasten ..) nicht von den Freiheitsgraden abhängig sind. Hier sind die Freiheitsgrade diejenigen der Mechanik (also Verschiebungen). Die Abhängigkeit der Materialdaten von der Temperatur ist hierbei also keine Nichtlinearität.
Die Lösung zeigt einen Spannungsverlauf in den Bereich der Druckspannungen, der zunächst von den hohen Werten des Elastizitätsmoduls geprägt ist. Bei zunehmenden Temperaturen wird das Material weicher, die Spannungen werden geringer. Beim Aufheizen und Abkühlen folgt der Verlauf der gleichen Funktion, auch dies ein Zeichen für die Linearität der Simulation.
Nochmal zur Klarstellung:
- Auch wenn der Elastizitätsmodul von der Temperatur und
- die Spannung von der Temperatur abhängt,
- ist das Materialverhalten linear (Spannung und Dehnung sind über den Elastizitätsmodul zueinander proportional).
Damit liegt eine lineare Simulation vor.
Zum Vergleich ist hier rechts nochmal der Verlauf aus der zugrundegelegten Veröffentlichung dargestellt. Die Abnahme der Druckspannungen bei hohen Temperaturen ist bereits ähnlich zu der Referenz.
