Methode zur effizienten FEM-Simulation der schweißprozessbedingten Deformationen von Großbauteilen

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Die Arbeit widmet sich der Entwicklung der neuen Methode zur effizienten FEM-Simulation der schweißprozessbedingten Verzüge von Großbauteilen. Im Gegensatz zum Stand der Technik ermöglicht die neue Methode, die Berechnung der Schweißverzüge an Großbauteilen mit mehreren Metern Schweißnahtlänge in sehr kurzer Zeit. Die entwickelte Methode basiert auf der Tatsache, dass die bleibenden Dehnungen im Schweißnahtbereich, auch Mechanische Schweißnahtäquivalent (MSNÄ) genannt, für den Gesamtverzug eines Bauteils verantwortlich sind. Das MSNÄ kann in einer lokalen nichtlinearen FEM-Berechnung ermittelt werden. Anschließend kann in einem weiteren Berechnungsschritt das ermittelte MSNÄ als Anfangsbedingung in eine lineare FEMBerechnung des Gesamtbauteils für die Ermittlung des Gesamtverzugs einfließen. Dies führt zu einer Rechenzeitverringerung um einen Faktor >1000 verglichen mit konventionellen, auf nichtlinearer FEM basierenden Schweißsimulationen. Der Rechenzeitgewinn steigt mit der Vergrößerung von Bauteilabmessungen und Erhöhung der gesamten Schweißnahtlänge.