TY - THES A1 - Schwenk, Christopher T1 - FE-Simulation des Schweißverzugs laserstrahlgeschweißter dünner Bleche Sensitivitätsanalyse durch Variation der Werkstoffkennwerte N2 - Der Hauptaspekt der vorliegenden Dissertation ist die Sensitivitätsanalyse der FE- Schweißsimulation, basierend auf einer Variation der Werkstoffkennwerte, sowie deren Einfluss auf das transiente Temperaturfeld und die Verzüge. Dabei wird das Streuband der Werkstoffkennwerte für den gesamten Temperaturbereich sowie für diskrete Temperaturintervalle, die aus der Metallurgie und den experimentellen Randbedingungen abgeleitet sind, betrachtet. Die Untersuchung findet an drei verschiedenen Legierungen statt, welche zurzeit gebräuchliche Werkstoffe im Automobilbau innerhalb der folgenden Hauptlegierungsgruppen darstellen: • hochfester Dualphasenstahl • austenitischer Chrom-Nickel-Stahl • aushärtbare Aluminiumlegierung Die betrachteten Kennwerte sind Wärmeleitfähigkeit, spezifische Wärmekapazität und Dichte sowie E-Modul, Dehngrenze, thermische Dehnung, Querkontraktionszahl und Verfestigungsverhalten. Die Untersuchungen zeigen den großen Einfluss der spezifischen Wärmekapazität und der Dichte auf das berechnete Temperaturfeld und die anschließend ermittelten Verzüge. Mit Blick auf die thermomechanischen Kennwerte werden die Verzüge hauptsächlich von der thermischen Dehnung, dem E-Modul und der Dehngrenze beeinflusst. Die wichtigen thermophysikalischen und thermomechanischen Kennwerte werden für alle drei Legierungen gemessen. Diese sehr genauen Daten werden für eine Simulation ohne die möglichen Fehlerquellen der Streuung der Werkstoffkennwerte verwendet. Die Daten der Werkstoffkennwerte werden dann entsprechend der bekannten Streubänder variiert um die Sensitivität der simulierten Temperaturzyklen und Verzüge zu ermitteln. Die Berechnungsergebnisse werden über Schweißversuche an ebenen Platten mit Laserstrahl- Blindnähten validiert (Thermoelementmessungen, Nahtquerschliffe und Wegaufnehmermessungen der Verzüge). Darüber hinaus werden die Ergebnisse anhand einer Schweißsimulation und Verzugsoptimierung eines industriell relevanten Bauteils überprüft. Die Ergebnisse, Meinungen und Schlüsse dieser Dissertation sind nicht notwendigerweise die der Volkswagen AG. N2 - The primary focus of this dissertation is the analysis of the sensitivity of FE welding simulation depending on material property values variation and their influence on the transient temperature field and distortions. The scatter band of material property values for the complete temperature range and for discrete temperature intervals, derived from the metallurgy and the experimental boundary conditions, is considered. Three different alloys for the main material groups are examined which represent some of the currently most widely used materials in automotive engineering: • high strength dual phase steel • austenitic chromium-nickel steel • precipitation hardening aluminium alloy The investigated properties are heat conductivity, specific heat capacity and density as well as Young’s modulus, yield strength, thermal expansion, Poisson’s ratio and strain hardening. The analyses show the great impact of the specific heat capacity and density on the calculated temperature field and subsequently acquired distortions. Looking at the thermomechanical properties, the distortions are mostly affected by thermal expansion, Young’s modulus and yield strength. The main thermophysical and thermomechanical properties for all three alloys are measured. This very accurate data is used to generate a simulation without the possible error sources from the scattering of material properties. The data of the material properties is then varied according to the known scatter band in order to extract the sensitivity of the simulated thermal cycles and distortions. The calculated results are validated with welding experiments of flat plates with laser beam-bead-on-platewelds (thermocouple measurements, macrosections of the weld seam and transducer measurements of distortions). Furthermore, the results are cross-checked for the welding simulation and distortion optimisation of an industrially relevant part. The results, opinions and conclusions expressed in this thesis are not necessarily those of Volkswagen AG. T3 - BAM Dissertationsreihe - 26 KW - Finite Elemente KW - experimentelle Validierung KW - Sensitivität KW - Werkstoffkennwerte KW - Simulation KW - Laserstrahlschweißen KW - Temperaturfeld KW - Verzug PY - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:b43-1324 SN - 978-3-9811655-5-5 SN - 1613-4249 VL - 26 SP - 1 EP - 185 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-132 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tikhomirov, D. A1 - Rietman, B. A1 - Schwenk, Christopher A1 - Franz, T. T1 - Methoden der Schweißverzugssimulation für die Anwendung in der Automobilindustrie N2 - In diesem Artikel wird eine Übersicht über die Methoden zurnumerischen Berechnung schweißbedingter Bauteilverzüge fürindustrielle Anwendungen gegeben. Zunächst werden die Anforderungen der Automobilindustrie an die benötigte Softwaredargestellt. Dabei wird zwischen der industriellen Forschungund der Entwicklung/Produktionsplanung differenziert. Es werden die verschiedenen derzeit verfügbaren Ansätze zur numerischen Schweißsimulation vorgestellt und deren Möglichkeitenzur Erfüllung der dargestellten Bedürfnisse erläutert. Anhand eines aktuellen Bauteils aus der Automobilindustrie (B-SäuleVW Golf) wird beispielhaft die Verzugsoptimierung mit Hilfe einer Berechnungsmethodik aufgezeigt, welche sich durch eine schnelle Modellerstellung, kurze Rechenzeiten und einfache Handhabung auszeichnet. Ein Vergleich der Simulationsergebnisse mit experimentell ermittelten Daten zeigt sehr gute Über-einstimmungen und verdeutlicht das immense Potenzial einer numerisch unterstützten Prozessoptimierung. KW - Schweißen KW - Simulation KW - Verzug KW - Automobilindustrie PY - 2007 SN - 0036-7184 VL - 59 IS - 12 SP - 678 EP - 680 PB - Verl. für Schweißen u. Verwandte Verfahren, DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-16500 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael A1 - Dilger, K. A1 - Michailov, V. ED - H.K.D.H. Bhadeshia, ED - H. Cerjak, ED - E. Kozeschnik, T1 - Sensitivity Analysis of Welding Simulation Depending on Material Properties Value Variation PY - 2007 SN - 978-3-902465-69-6 SP - 1107 EP - 1128 CY - Graz, Austria AN - OPUS4-16488 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Roeren, S. A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael ED - H.K.D.H. Bhadeshia, ED - H. Cerjak, ED - E. Kozeschnik, T1 - Different approaches to model clamping conditions within a welding simulation PY - 2007 SN - 978-3-902465-69-6 SP - 1093 EP - 1106 CY - Graz, Austria AN - OPUS4-16489 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael A1 - Dilger, K. ED - H.K.D.H. Bhadeshia, ED - H. Cerjak, ED - E. Kozeschnik, T1 - Analysis of the transient deformation behaviour and numerical optimisation of an electron beam welded gearwheel PY - 2007 SN - 978-3-902465-69-6 SP - 1155 EP - 1166 CY - Graz, Austria AN - OPUS4-16490 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael A1 - Weiss, D. ED - H.K.D.H. Bhadeshia, ED - H. Cerjak, ED - E. Kozeschnik, T1 - Rapid generation of temperature fields for simulation of welding distortions PY - 2007 SN - 978-3-902465-69-6 SP - 835 EP - 846 CY - Graz, Austria AN - OPUS4-16491 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Influence of material property values on result accuracy of FE welding simulation T2 - 5. Deutsch-Japanisches Seminar, Frauenhofer Institut Werkstoffmechanik iwm CY - Freiburg, Germany DA - 2007-06-27 PY - 2007 AN - OPUS4-15725 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Anwendungsmöglichkeiten der Schweißsimulation zur Analyse und Verbesserung der Sicherheit gefügter Bauteile T2 - SYSWELD Forum 2007, Bauhaus-Universität Weimar, Professur Stahlbau CY - Weimar, Germany DA - 2007-11-15 PY - 2007 AN - OPUS4-16103 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -