TY - JOUR A1 - Heinze, Christoph A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Effect of heat source configuration on the result quality of numerical calculation of welding-induced distortion N2 - The results of numerical welding simulations strongly depend on its temperature field. In the present paper, the temperature field of a pulsed gas metal arc weld of structural steel S355J2+N (ASTM A572 Gr. 50) with a thickness of 5 mm is experimentally and numerically investigated. In the case of temperature field validation, volumetric Gauss and double-ellipsoid Goldak heat sources are applied. Additionally, different heat source configurations, including adaptations of thermal conductivity, are analyzed regarding their influence on the calculation of welding-induced distortion. The investigations clarify the influence of heat source configurations on the calculated results, thus, contribute to an improved prediction of welding-induced distortion. KW - Welding simulation KW - Heat source calibration KW - Gas metal arc welding KW - Sensitivity analysis KW - Distortion KW - Schweißsimulation KW - Verzug KW - Wärmequellenkonfiguration KW - Sysweld KW - Heat source configuration PY - 2011 U6 - https://doi.org/10.1016/j.simpat.2011.09.004 SN - 1569-190X VL - 20 IS - 1 SP - 112 EP - 123 PB - Elsevier CY - Amsterdam [u.a.] AN - OPUS4-24684 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Heinze, Christoph A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Experimentelle und numerische Analyse des Geometrieeinflusses auf den Schweißeigenspannungszustand N2 - Die vorliegende Arbeit stellt Untersuchungen im Rahmen eines Forschungsprojektes mit Schwerpunkt in der experimentellen und numerischen Analyse schweißbedingter Eigenspannungen und Verzüge beim Mehrlagenschweißen dar. Das Auftreten von kritischen Eigenspannungszuständen und untolerierbaren Verzügen während des Fertigungsprozesses verursacht durch erforderliche Nacharbeiten, wie z.B. Richten oder Wärmenachbehandlungen, zusätzliche Kosten. Diese Nacharbeiten können vermieden werden, wenn die numerische Schweißsimulation auf der Grundlage von zuverlässigen Berechnungsergebnissen zur Optimierung angewandt wird. Die Analyse des Eigenspannungszustandes erfolgt an 5 mm dicken Blechen des unlegierten Baustahls S355J2, wobei Stumpfnaht-Verbindungen mittels Metall-Aktiv-Gas-(MAG)-Schweißen ausgeführt worden sind. Im Zusammenhang mit den Experimenten werden sowohl Temperaturzyklen und Eigenspannungen gemessen als auch Schmelzbadgeometrie und Mikrostruktur ermittelt. Auf der Basis eines experimentell validierten Temperaturfeldes und umfangreichen röntgenografischen Eigenspannungsuntersuchungen erfolgen numerische Strukturberechnungen. Die auftretenden Phasenumwandlungen werden in der Simulation berücksichtigt. Die Betrachtung verschiedener Blechkonfigurationen gibt den Einfluss der Blechlänge auf das Niveau der entstehenden Eigenspannungen wieder. Es stellt sich heraus, dass sich die Quereigenspannungen in den nahtnahen Bereich mit zunehmender Blechlänge in den Druckbereich verschieben. Dieses Verhalten kann durch die experimentell validierte Struktursimulation des vorliegenden Prozesses numerisch abgebildet werden und schafft somit den Ausgangspunkt für die spätere Berechnung von mehrlagigen Schweißnähten. T2 - SYSWELD Forum 2009 CY - Weimar, Deutschland DA - 2009-10-22 KW - Schweißsimulation KW - Eigenspannungen KW - Geometrie KW - Validierung KW - Sysweld PY - 2009 SN - 978-3-86068-401-6 SP - 62 EP - 74 PB - Universitätsverlag Weimar AN - OPUS4-20674 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Caron, J. A1 - Heinze, Christoph A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael A1 - Babu, S. S. A1 - Lippold, J. T1 - Effect of continuous cooling transformation variations on numerical calculation of welding-induced residual stresses N2 - Continuous cooling transformation (CCT) behavior affects the transient state of material properties employed in a numerical welding simulation, having a direct influence on the developing stress state. Three different CCT diagrams for S355J2 steel were employed to understand the influence of variations in CCT behavior on the numerical calculation of welding-induced residual stresses. The CCT diagrams were constructed from transformation data contained in the Sysweld software database, measured dilatometric data from Gleeble experiments, and transformation data calculated from the JMatPro software. The calculated transverse and longitudinal residual stress distributions provided a qualitative correction only in comparison to experimental measurements, with the largest deviation occurring near the weld interface. Overall, the results indicate a weak dependency of the calculated residual stresses due to anticipated CCT variations. The most significant effect on the calculated residual stresses was shown to be related to the proportion of formed martensite. It is suggested that CCT data of approximate accuracy is sufficient for reliable calculation of welding-induced residual stresses. KW - Continuous cooling transformation diagrams KW - Residual stresses KW - Gas metal arc welding KW - C-Mn steels KW - Welding simulation KW - Schweißsimulation KW - Eigenspannungen KW - Martensitbildung KW - Sensitivitätsanalyse KW - Sysweld KW - Martensite kinetic KW - Sensitivity analysis PY - 2010 SN - 0043-2296 SN - 0096-7629 VL - 89 SP - 151-s - 160-s PB - American Welding Society CY - New York, NY AN - OPUS4-21444 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Rethmeier, Michael A1 - Schwenk, Christopher A1 - Heinze, Christoph T1 - Optimierung von Verzug und Eigenspannungen beim Schweißen dickwandiger Bauteile N2 - Die Schweißsimulation dickwandiger Bauteile stellt aufgrund der erhöhten Komplexität der thermophysikalischen und thermomechanischen Vorgänge beim Mehrlagenschweißen hohe Anforderungen an kommerziell verfügbare Schweißsimulationssoftware. Das umfasst die während des Fügeprozesses induzierten Verzüge und Eigenspannungen in das gefertigte Bauteil, welche zur Beurteilung der Fertigungsqualität von großer Bedeutung sind. Gerade in dickwandigen Bauteilen ist der Spannungszustand sowohl bedingt durch die konstruktive Steifigkeit der einzelnen Bauteile sowie der gesamten Baugruppe als auch aufgrund zusätzlicher externer Einspannvorrichtungen bei der Fertigung überaus komplex. Hinzu kommen bei Werkstoffen mit Phasenumwandlung noch die metallurgisch verursachten Spannungszustände und bei mehrlagig ausgeführten Schweißverbindungen die wiederholte thermische und umwandlungsbedingte Spannungsausbildung, so dass eine überschlägige Abschätzung des gesamten Verformungs- und Spannungszustandes auch für Experten in der Regel nicht mehr möglich ist. Die vorherrschenden Verformungen und Spannungen bestimmen jedoch maßgeblich die Eigenbeanspruchung der Schweißkonstruktion und damit deren Belastbarkeit im Betrieb. Eine genaue Kenntnis dieser Daten würde wertvolle Informationen zur Qualitätsoptimierung des Endproduktes liefern. KW - Schweißsimulation KW - Eigenspannungen KW - Verzug KW - Validierung KW - Sysweld KW - Mehrlagenschweißen PY - 2011 SN - 3-937567-98-4 SP - 1 EP - 160 PB - Verlag und Vertriebsgesellschaft mbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-23350 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Caron, J. A1 - Heinze, Christoph A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael A1 - Babu, S. S. A1 - Lippold, J. ED - Cerjak, H. ED - Enzinger, N. T1 - Sensitivity analysis of martensite transformation temperatures with respect to numerical calculation of welding-induced residual stresses KW - Schweißsimulation KW - Eigenspannungen KW - Martensitbildung KW - Sensivitätsanalyse KW - Sysweld KW - Welding simulation KW - Residual stresses KW - Martensite kinetic KW - Sensitivity analysis PY - 2010 SN - 978-3-85125-127-2 SP - 215 EP - 238 PB - Verlag der Technischen Universität Graz AN - OPUS4-23008 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -