В каком порядке следует выполнять сварку, чтобы добиться минимального искажения компонентов? Какие параметры я выбираю для своего процесса сварки, чтобы получить оптимальную структуру? Насколько велики остаточные напряжения после сварки и какова продолжительность срока службы моих сварочных швов в процессе эксплуатации? Многие инженеры задают себе эти и многие другие вопросы каждый день. Практический опыт по-прежнему необходим и является наиболее важной основой для принятия решений. Однако одного опыта больше не достаточно во многих случаях, например, со сложной геометрией или новыми материалами. Альтернативой часто дорогостоящим методам проб и ошибок является численное представление процесса сварки. Кроме того, он позволяет понять области, скрытые во время теста, и, таким образом, обеспечивает лучшее понимание процесса и взаимодействия между различными параметрами процесса.
Картинная галерея
Картинная галерея с 6 картинками
Междисциплинарная сложность
Благодаря современным методам моделирования, программа конечных элементов (FE) «LS-DYNA» на протяжении десятилетий обеспечивает помощь, которую ценят многие инженеры во всем мире, когда речь идет о разработке компонентов и оптимизации производственных процессов. Калифорнийское программное обеспечение, которое изначально разрабатывалось для моделирования высоко нелинейных динамических процессов, быстро нашло свое место в промышленности и прикладных исследованиях. Компания Dynamore, которая продает, а также разрабатывает программу в Швейцарии, теперь предлагает своим клиентам широкие возможности для моделирования сварочных процессов.
Вся междисциплинарная сложность типичного процесса сварки [1] при таком моделировании КЭ упрощается до термомеханической задачи с использованием альтернативного источника тепла (рис. 1). Описание материала оказывает большое влияние на конечный результат - как теплофизические, так и механические свойства материала сильно зависят от температуры. Специальные модели материалов в LS-DYNA позволяют реалистично описать механическое поведение, принимая во внимание сложные процессы, такие как кинетика преобразования и пластичность преобразования.
Все это уже сегодня позволяет использовать моделирование сварки в промышленности. Благодаря очень надежному неявному решателю моделирование сварки в LS-DYNA стало проще, по крайней мере, с цифровой точки зрения [2]. Ниже показаны две области применения в промышленности, где сварочное моделирование как инструмент разработки принесло очень ценную информацию.
Прогноз на всю жизнь
Известно, что сварные соединения обычно представляют собой слабое место конструкции. В дополнение к чисто геометрическому ослаблению, благодаря которому выемки сварного шва действуют как концентраторы напряжений, материал также подвержен сильным микроструктурным превращениям и могут возникнуть очень высокие остаточные напряжения. Эти факторы оказывают существенное влияние на срок службы сварного соединения и могут быть предсказаны с помощью моделирования. Это означает, что классический и очень консервативный подход к доказательству прочности с использованием руководящих принципов [3] [4] может быть заменен или дополнен более точным. Например, в облегченной конструкции это может привести к значительной экономии материала и при рассмотрении специальной геометрии сварного шва или материалов может предоставить недостающую информацию.
Содержание статьи:
- Страница 1: Безопасность и эффективность благодаря моделированию сварки
- Страница 2: Прогнозирование порога коэффициента интенсивности напряжения
Следующая страница