Tobias Loose Einfluß des transienten Schweißvorganges ... - Tl-ing.de

3 Finite-Element-Berechnung
In Abbildung 3.1 sind die Bezeichnungen für die Koordinaten, Weg- und Kraftgrößen
an der Kreiszylinderschale dargestellt. Die bei Kreiszylinderschalen
gebräuchlichen Koordinatenbezeichnungen weichen von den Koordinatenbezeichnungen,
die vom Finite-Element-Programm (FEM) verwendet werden
werden ab. In Abbildung 3.1 sind zusätzlich die Koordinatenbezeichnungen
des FEM-Programms angegeben, da diese in den Graphiken auftauchen.
3.2 Elemente
3.2.1 Allgemeines
Die Elemente sind von der gewählten Art der Modellierung abhängig. Bei
räumlichen Volumenelementmodellen (3D) wird das Bauteil als Kontinuum
abgebildet. Das Temperaturfeld, der Spannungszustand und der Verzerrungszustand
werden dreidimensional berechnet.
Beim Schalenelementmodell (2D) wird die Struktur räumlich abgebildet. Das
Schalenelementmodell wird bei Bauteilen angewendet, bei denen die Abmessungen
in Längs- und Querrichtung wesentlich größer sind als in Dickenrichtung.
Beim Schalenelementmodell werden keine Spannungen rechtwinklig zur
Schalenoberfläche berechnet. Das berechnete Temperaturfeld ist zweidimensional.
Beim Schalen-Volumenelementmodell (2D-3D) wird der Nahtbereich mit Volumenelementen
abgebildet. Hier kann ein Temperaturgradient in Dickenrichtung
berechnet werden. Mehrlagige Nähte können abgebildet werden. Für den
übrigen Bereich werden Schalenelemente verwendet.
Im Rahmen dieser Arbeit wird das Schalenelementmodell für die Berechnung
einlagiger Nähte und das Schalen-Volumenelementmodell für die Berechnung
mehragiger Nähte verwendet.
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