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

5 Temperaturfeldberechnung
5 Temperaturfeldberechnung
5.1 Feldgleichung der Wärmeleitung
Das Temperaturfeld beim Schweißen ist hochgradig instationär und wird für
das homogene isotrope Kontinuum mit der Feldgleichung der Wärmeleitung
beschrieben [Rad88].
λϑ ,ii + ˙q ∗∗ = cρ ˙ϑ (5.1)
λ Wärmeleitfähigkeit c spezifische Wärmekapazität
ρ Dichte ϑ Temperatur
q ** freigesetzte Wärmeenergie je Volumeneinheit
Dichte, Wärmeleitfähigkeit und spezifische Wärmekapazität sind temperaturund
phasenabhängig.
5.2 Wärmeübergang
An der Bauteiloberfläche tritt Wärme vom Bauteil in den umgebenden Raum
über. Dieser Wärmeübergang setzt sich aus zwei physikalischen Vorgängen
zusammen: Konvektion (Index k) und Strahlung (Index s). Bei der Konvektion
wird die Wärme von der Bauteiloberfläche auf die Teilchen des angrenzenden
Mediums übertragen und durch Teilchenbewegung weitergeleitet. Nach dem
Wärmeübertragungsgesetz von Newton ist die Wärmestromdichte q * k proportional
zur Temperaturdifferenz zwischen Bauteiloberflächentemperatur ϑ und
der Temperatur ϑ 0 des angrenzenden Mediums, im betrachteten Fall der umgebenden
Luft:
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