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

4 Verifikation des verwendeten Finite-Element-Progamms
Elemente elastischer elastischer plastischer plastischer
im Zylinder Zylinder Zylinder Zylinder
Umfang System 1 System 2 System 1 System 2
16 59,8 71,2 347 167
16 / 128 / 16 58,2 65,0 338 166
128 40,0 65,0 315 189
Tabelle 4.5: Grenzspannung in
N für Systeme mit und ohne Netzaufweitung
mm 2
4.3.3 Ermittlung der erforderlichen Netzdichte bei der Temperaturfeldberechnung
Für die Ermittlung der erforderlichen Netzdichte bei der Temperaturfeldberechnung
wird das Scheibenelementmodell eines Bleches 48 x 48 x 4 mm verwendet,
das mit einer doppelt-halbelliptischen Schweißwärmequelle belastet
wird. Die Elementierung wird von 12 x 12 Elementen auf 192 x 192 Elemente
verfeinert.
Ausgewertet werden für diese Netzkonvergenzstudie die Temperaturen nach
4 s an zwei für alle Systeme jeweils identischen Knoten, die im Bereich der
500 ◦ C und der 1500 ◦ C Isotherme liegen. Für den Knoten 500 ◦ C ist die
Konvergenzkurve in Abbildung 4.22 und für den Knoten 1500 ◦ C in Abbildung
4.23 dargestellt.
Der Wärmeeintrag auf die Schalenelemente wird nach den Gleichungen (3.7)
und (3.8) berechnet. Diese Funktion wird nur mit sinkender Elementgröße
genauer angenähert. Daher umfaßt diese Konvergenzstudie zwei Effekte: die
Überprüfung der Genauigkeit der Temperaturfeldberechnung und die Überprüfung
der Genauigkeit der Wärmequellenberechnung.
Aus Abbildung 4.23 ist zu erkennen, daß die Temperatur beim Netz 12 x 12
Elemente wesentlich höher ist, als bei den feineren Netzen. Aufgrund des zu
groben Netzes wird der Wärmeeintrag fehlerhaft berechnet. Beim Netz 24 x 24
ist bereits eine gute Übereinstimmung mit dem Konvergenzwert erreicht. In
der Schmelzbadbreite sind bei diesem Netz zwei Elemente vorhanden. Für die
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