TY - JOUR A1 - Tikhomirov, D. A1 - Schwenk, Christopher T1 - Efficient numerical welding simulation through standardisation JF - Welding and cutting KW - Schweißen KW - Simulation KW - Normung PY - 2010 SN - 1612-3433 VL - 9 IS - 5 SP - 292 EP - 295 PB - DVS - German Welding Society CY - Düsseldorf AN - OPUS4-22038 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tikhomirov, D. A1 - Schwenk, Christopher T1 - Effiziente numerische Schweißsimulation durch Standardisierung JF - Schweißen und Schneiden : Fachzeitschrift für Schweißen und verwandte Verfahren KW - Schweißen KW - Simulation KW - Normung PY - 2010 SN - 0036-7184 VL - 62 IS - 9 SP - 519 EP - 523 PB - Verl. für Schweißen u. Verwandte Verfahren, DVS-Verl. CY - Düsseldorf AN - OPUS4-22041 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Tikhomirov, D. A1 - Schwenk, Christopher T1 - Efficient numerical welding simulation through standardisation JF - Welding research abroad PY - 2010 SN - 0043-2318 VL - LVI IS - 09 SP - 18 EP - 21 PB - Welding Research Council CY - New York, NY AN - OPUS4-23283 LA - eng 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 JF - Schweißen und Schneiden : Fachzeitschrift für Schweißen und verwandte Verfahren 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 - JOUR A1 - Thater, Raphael A1 - Perret, William A1 - Schwenk, Christopher A1 - Alber, U. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Industrial application of welding temperature field and distortion visualization using FEA JF - Transactions of JWRI KW - Numerical welding simulation KW - Temperature field KW - Distortion KW - Industrial application KW - Automotive assembly PY - 2010 SN - 0387-4508 VL - 39 IS - 2 SP - 232 EP - 234 CY - Osaka, Japan AN - OPUS4-24354 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thater, Raphael A1 - Perret, William A1 - Schwenk, Christopher A1 - Alber, U. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Industrial application of welding temperature field and distortion visualization using FEA T2 - VISUAL-JW 2010 - The international symposium on visualization in joining & welding science through advanced measurements and simulation (Proceedings) N2 - The non-uniform heat input during the welding process leads to problematic permanent deformations of welded parts. The control of these welding distortions is, with the absence of the knowledge of the fundamental mechanisms responsible for these deformations, an extremely time and cost consuming iterative “trial-and-error” optimization process. The visualization of the involved physical phenomena, like temperature and distortions, .is an indispensable tool to clearly identify these mechanisms in order to adapt the welding parameters and clamping conditions target-oriented. Both experimental and virtual methods exist to obtain these physical data, however the possibilities to visualize them with experimental methods are laborious, expensive and limited in their application. Welding Simulation using finite element analysis (FEA) offers many benefits and has a great potential to reduce the experimental effort. Nevertheless, the industrial application of welding Simulation is not yet established widely because of reservations regarding the computation costs and the resulting accuracy for instance. In this paper, the results of a case study for a welding Simulation with an industrial background are presented. A welded assembly from the automotive industry has been investigated with numerical and experimental methods. A comparison between both methods demonstrates the Potentials of welding Simulation in terms of visualization. Furthermore, the numerical results reveal the possibilities of current resources. regarding calculation time and result accuracy of an industrial applied welding Simulation. T2 - VISUAL-JW 2010 - The international symposium on visualization in joining & welding science through advanced measurements and simulation CY - Osaka, Japan DA - 11.11.2010 KW - Numerical welding simulation KW - Temperature field KW - Distortion KW - Industrial application KW - Automotive assembly PY - 2010 VL - 1 IS - PT-31 SP - 245 EP - 246 AN - OPUS4-22721 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Thater, R. A1 - Perret, William A1 - Schwenk, Christopher A1 - Alber, U. A1 - Rethmeier, Michael ED - Vollertsen, F. T1 - Different modeling approaches for efficient distortion calculation of an automotive assembly T2 - International workshop on thermal forming and welding distortion - IWOTE' 11 (Proceedings) N2 - In contrast to other simulation fields like forming simulation, welding simulation is still not widely used in industrial environments. A high user expertise, a high time-to-solution and the result accuracy are the most important problems that hinder its extensively application. Different modeling approaches influence these aspects and an analysis of their implementation is of interest especially for the automotive industry as a key user for production Simulation. T2 - International workshop on thermal forming and welding distortion - IWOTE´ 11 CY - Bremen, Germany DA - 06.04.2011 KW - Welding distortions KW - Automotive assembly KW - Modeling approach KW - Time-to-solution PY - 2011 SN - 978-3-933762-35-1 SP - 279 EP - 291 CY - Bremen AN - OPUS4-23627 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Tang, Z. A1 - Schempp, Philipp A1 - Seefeld, T. A1 - Schwenk, Christopher A1 - Vollertsen, F. T1 - Kornfeinung beim WIG- und Laserstrahlschweißen von Aluminiumlegierungen T2 - DVS-Berichte - DVS Congress 2011 - Große Schweißtechnische Tagung N2 - Die Kornfeinung beim Schweißen ist mit einem Übergang von groben, stängeligen Körnern zu kleineren, globulitischen Körnern im Schweißgut verbunden. Die Feinung der Korngröße und Form führt sowohl zu einer wesentlichen Verbesserung der Schweißeignung als auch zu verbesserten mechanischen Eigenschaften. Heute gebräuchliche Schweißzusatzwerkstoffe enthalten zum Teil bereits geringe Mengen kornfeinender Zusätze, deren Wirksamkeit jedoch von einer Reihe weiterer Randbedingungen abhängt. Durch Zugabe definierter Mengen an Keimbildnern (AlTi5B1) in das Schmelzbad wurde die Abhängigkeit der Korn-größe und –form vom Titan/Bor-Gehalt untersucht. Weiterhin wurde der zur vollständigen Kornfeinung notwendige Mindestgehalt an Keimbildner für unterschiedliche Legierungen und unter unterschiedlichen Schweißbedingungen, sowohl beim WIG-Schweißen als auch beim Laserstrahlschweißen bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Korngröße im Schweißgut bis auf ein Minimum von ca. 20µm verringern lässt und zugleich der Anteil der globulitischen Körner zunimmt. Der Mindestgehalt an Keimbildner für vollständige Korn-feinung hängt stark von Schweißgeschwindigkeit und Legierungszusammensetzung ab. Der Einfluss der Kornfeinung auf die Festigkeit, Duktilität sowie die Heißrissempfindlichkeit der Schweißverbindungen wird an ausgewählten Bespielen aufgezeigt. T2 - DVS Congress 2011 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Hamburg, Deutschland DA - 27.09.2011 KW - Kornfeinung KW - WIG-Schweißen KW - Laserstrahlschweißen KW - Aluminium PY - 2011 SN - 978-3-87155-267-0 VL - 275 SP - 153 EP - 160 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-24607 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schwenk, Christopher A1 - Tikhomirov, D. A1 - Eßer, G. A1 - Rethmeier, Michael T1 - General standard for welding simulation JF - Materials Testing N2 - Für die Abgrenzung der Anwendbarkeit verschiedener Methoden der numerischen Schweißsimulation sowie für die Vereinheitlichung der Voraussetzungen und der durchzuführenden Schritte bei der Simulation sind normative Regelwerke für den Anwender erforderlich. Da es derzeit noch keine normähnlichen Dokumente auf diesem Gebiet gibt, wurde vom Deutschen Institut für Normung e.V. DIN in Zusammenarbeit mit der Forschungsvereinigung des DVS Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. ein Arbeitsausschuss gegründet, welcher sich mit der Erarbeitung der entsprechenden Dokumente befasst. Der vorliegende Beitrag konzentriert sich auf die Vorstellung der neuen DIN Spec 32534-1, welche die grundlegenden Simulations-Schritte erläutert und ihre Anwendungsfelder sowie die Schlüsselbegriffe spezifiziert. Des Weiteren wurde eine allgemein gültige Simulationsstruktur erarbeitet, welche als Empfehlung für den Auftraggeber und den Auftragnehmer bei der Formulierung und Abwicklung eines Dienstleistungsauftrages sowie für den Neueinstieg in die Schweißsimulation dienen soll. Schließlich wird ein Ausblick auf die weiteren Themenfelder des Arbeitsausschusses sowie auf die internationalen Aktivitäten auf diesem Gebiet gegeben. N2 - For differentiating the applicability of various numerical welding simulation methods as well as unifying the prerequisites and the steps to be taken in simulation, normative codes are required for the user. Since any standard-like documents are currently still lacking in this field, the DIN German Institute for Standardization in partnership with the Research Association of DVS German Welding Society have set up a standards committee dealing with the preparation of respective documents. This article focuses on the presentation of the new DIN Spec 32534-1 explaining the major simulation steps and specifying the application fields and the key terms of welding simulation. In addition, a generally valid simulation structure has been established which is intended to serve as a recommendation for customers and suppliers in formulating and handling a service order as well as for persons who start doing welding simulation for the first time. It additionally gives an overview of the other subject areas dealt with in the standards committee as well as of the international activities in this field. PY - 2011 UR - 10.3139/120.110257 SN - 0025-5300 VL - 53 IS - 9 SP - 522 EP - 527 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-24355 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher A1 - Tikhomirov, D. A1 - Eßer, G. A1 - Rethmeier, Michael T1 - General standard for welding simulation T2 - IIW SC-Auto Intermediate Meeting N2 - For differentiating the applicability of various numerical welding Simulation methods as well as unifying the prerequisites and the Steps to be taken in Simulation, normative codes are required for the user. Since any standard-like documents are currently still lacking in this field, DIN German Institute for Standardization has set up the Standards Committee NA 092-00-29-AA "Welding Simulation" dealing with the preparation of respective documents. This committee was initiated in partnership with the joint committee FA 12 "Weld Simulation on Application" of the Research Association of DVS German Welding Society. The objective of this Standardization work in the field of numerical welding Simulation is to prepare a DIN SPEC with a view to standardizing the approaches to the Simulation of various welding phenomena and processes over the long run. In a draft version of DIN SPEC 32534 that has already been prepared by the above mentioned Committee, the structure of the primary document was stated. The primary document specifies the application fields and the key terms of welding Simulation. In addition, the generally valid Simulation structure has been established which is intended to serve as a recommendation for customers and suppliers in formulating and handling a Service order as well as for persons who Start doing welding Simulation for the first time. This article focuses on the presentation of the new DIN SPEC 32534-1 explaining the major Simulation Steps. It additionally addresses the Classification of the secondary documents depending on the welding process and on the desired Simulation result. Finally, it gives an overview of the other subject areas dealt with in the Standards Committee NA 092-00-29-AA "Welding Simulation" as well as of the international activities in this field. T2 - IIW SC-Auto Intermediate Meeting CY - Ijmuiden, The Netherlands DA - 11.04.2011 KW - Welding simulation KW - Standardization KW - Applicability KW - Execution KW - Result display PY - 2011 IS - SC-Auto-44-11 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-23519 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schwenk, Christopher A1 - Tikhomirov, D. A1 - Diether, T. T1 - Erste Spezifikation für die numerische Schweißsimulation - Normenausschuss Schweißtechnik (NAS) im DIN - DIN SPEC 32534-1:2011-03 "Numerische Schweißsimulation - Durchführung und Dokumentation - Teil 1: Übersicht" JF - DIN-Mitteilungen + Elektronorm N2 - Mit Ausgabedatum März 2011 ist die Spezifikation DIN SPEC 32534-1 erschienen. Die Spezifikation wurde im DIN/DVS-Gemeinschaftsausschuss NA 092-00-29 AA „Schweißsimulation (DVS AG I 2.1)" des Normenausschusses Schweißtechnik (NAS) im DIN in Zusammenarbeit mit dem Ausschuss für Technik (AfT) im DVS - Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e. V. nach dem Vornormverfahren erarbeitet. PY - 2011 SN - 0722-2912 SN - 0011-4952 VL - 5 SP - 129 EP - 130 PB - Beuth CY - Berlin AN - OPUS4-23673 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schwenk, Christopher A1 - Tikhomirov, D. T1 - Standardisierung der numerischen Schweißsimulation T2 - DVS-Berichte - DVS Congress 2011 - Große Schweißtechnische Tagung N2 - Für die Abgrenzung der Anwendbarkeit verschiedener Methoden der numerischen Schweißsimulation sowie für die Vereinheitlichung der Voraussetzungen und der durchzuführenden Schritte bei der Simulation sind normative Regelwerke für den Anwender erforderlich. Da es derzeit noch keine normähnlichen Dokumente auf diesem Gebiet gibt, wurde vom DIN der Arbeitsausschuss NA 092-00-29-A "Schweißsimulation" gegründet, welcher sich mit der Erarbeitung der entsprechenden Dokumente befasst. Dieses Gremium wurde gemeinsam mit dem Gemeinschaftsausschuss FA 12 "Anwendungsnahe Schweißsimulation" der Forschungsvereinigung des DVS initiiert. Das Ziel der Normungsarbeit im Bereich der numerischen Schweißsimulation besteht in der Erarbeitung einer DIN SPEC, die die Vorgehensweisen bei der Simulation verschiedener Schweißphänomene und -verfahren langfristig standardisieren soll. In einem durch den genannten Arbeitsausschuss bereits vorbereiteten Entwurf der DIN SPEC 32534-1 wurde die Struktur des Hauptdokuments festgelegt. Im Hauptdokument sind die Anwendungsbereiche und die wesentlichen Begriffe der Schweißsimulation spezifiziert. Des Weiteren wurde die allgemein gültige Simulationsstruktur erarbeitet, welche als Empfehlung für den Auftraggeber und den Auftragnehmer bei der Formulierung und Abwicklung eines Dienstleistungsauftrages sowie für den Neueinstieg in die Schweißsimulation dienen soll. Den Schwerpunkt stellt die Vorstellung der neuen DIN SPEC mit der Erläuterung der wesentlichen Simulationsschritte dar. Im Weiteren wird auf die Klassifizierung der Unterdokumente in Abhängigkeit des Schweißverfahrens und des angestrebten Simulationsergebnisses eingegangen. Schließlich wird ein Ausblick auf die weiteren Themenfelder des Arbeitsausschusses NA 092-00-29-A "Schweißsimulation" sowie auf die internationalen Aktivitäten auf diesem Gebiet gegeben. T2 - DVS Congress 2011 - Große Schweißtechnische Tagung CY - Hamburg, Deutschland DA - 27.09.2011 PY - 2011 SN - 978-3-87155-267-0 VL - 275 SP - 21 EP - 26 PB - DVS Media GmbH CY - Düsseldorf AN - OPUS4-24558 LA - deu 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 T2 - Mathematical Modelling of Weld Phenomena 8 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 - 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 T2 - Mathematical Modelling of Weld Phenomena 8 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 - 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 T2 - Mathematical Modelling of Weld Phenomena 8 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 - JOUR A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Standards and guidelines for numerical welding simulation JF - Hanjie = Welding & joining PY - 2011 SN - 1001-1382 VL - 459 IS - 9 SP - 5 EP - 8 PB - Jixie Dianzi Gongye Bu * Harbin Hanjie Yanjiusuo AN - OPUS4-24644 LA - zho AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Material properties for welding simulation - measurement, analysis, and exemplary data JF - Welding journal N2 - Welding is a key technology in the area of industrial production due to its flexibility and efficiency. However, new materials and welding techniques necessitate permanent research activities in order to keep up with the demands. A detailed knowledge about the process itself and the heat effects of welding, e.g., temperatures, distortions, and stresses, is the basis for a target-oriented optimization instead of a trial-and-error approach. Numerical welding simulation is a powerful tool to meet these demands. Complementary to an experimental investigation, it enables the analysis of the specimen during the welding process, commonly known as computational welding mechanics (CWM). Whereas simulation is nowadays a common tool in different development processes, the modeling of welding still remains difficult because of the multiple physical effects taking place. One of the most important problems for the user is the lack of knowledge about the material properties as input data for the simulation. Furthermore, any scattering of the data causes uncertainties that can have major effects on the calculations. The objective of this paper is to give an overview about the experimental determination and analysis of the material properties needed as input data for a welding simulation. The measurement techniques and the occurring deviations of the results are discussed. Additionally, the collected data for three representative alloys (dual-phase steel, austenitic steel, precipitation-hardenable aluminum alloy) are analyzed. Finally, the temperature-dependent thermophysical and thermomechanical material properties for these three alloys are given in a ready-to-use format for a numerical welding simulation. KW - Thermophysical material properties KW - Thermomechanical material properties KW - Experimental determination KW - Numerical welding simulation PY - 2011 SN - 0043-2296 SN - 0096-7629 VL - 90 SP - 220-s EP - 227-s PB - American Welding Society CY - New York, NY AN - OPUS4-25028 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael ED - H.-W. Zoch, ED - T. Lübben, T1 - Distortion optimisation of beam-welded industrial parts by means of numerical welding simulation T2 - 2nd International Conference on Distortion Engineering (IDE 2008), September 17-19, 2008, Bremen (Proceedings) T2 - 2nd International Conference on Distortion Engineering (IDE 2008) CY - Bremen, Germany DA - 2008-09-17 KW - Distortion KW - Optimisation KW - Industrial Parts KW - Numerical Welding Simulation KW - Beam Welding PY - 2008 SP - 483 EP - 490 AN - OPUS4-18278 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael ED - F. Vollertsen, ED - J. Sakkiettibutra, T1 - Influence of Material Properties on Numerically Calculated Welding Distortions T2 - International Workshop on Thermal Forming and Welding Distortion (IWOTE `08), April 22-23, 2008, Bremen (Proceedings) T2 - International Workshop on Thermal Forming and Welding Distortion (IWOTE `08) CY - Bremen, Germany DA - 2008-04-22 KW - Schweißen KW - Simulation KW - Werkstoffe KW - Sensitivität PY - 2008 SP - 35 EP - 44 AN - OPUS4-17447 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Distortion optimisation of beam-welded industrial parts by means of numerical welding simulation JF - international journal of microstructure and materials properties KW - Distortion KW - Optimisation KW - Weld plan modification KW - Industrial parts KW - Automotive application KW - Numerical welding simulation KW - Laser beam welding KW - Electron beam welding KW - Finite element analysis KW - FEA PY - 2010 SN - 1741-8410 SN - 1741-8429 VL - 5 IS - 4/5 SP - 412 EP - 422 PB - Inderscience Enterprises Ltd CY - Genève, Switzerland AN - OPUS4-22705 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Simulation based approach for distortion analysis and optimisation of beam welded automotive parts T2 - VI. International conference "Beam technologies & laser application" T2 - VI. International conference "Beam technologies & laser application" CY - Saint Petersburg, Russia DA - 2009-09-23 KW - Numerical welding simulation KW - Distortion KW - Optimisation KW - Laser and electron beam welding KW - Automotive parts PY - 2009 SP - 1 EP - 9(?) CY - Saint Petersburg, Russia AN - OPUS4-20797 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael ED - Cerjak, H. ED - Enzinger, N. T1 - Structured approach for a transient 3D numerical welding simulation T2 - Mathematical modelling of weld phenomena 9 KW - Numerical welding simulation KW - Experimental validation KW - Temperature field KW - Welding distortion KW - Residual stress PY - 2010 SN - 978-3-85125-127-2 SP - 901 EP - 917 PB - Verlag der Technischen Universität Graz AN - OPUS4-23153 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Schwenk, Christopher A1 - Perret, William T1 - Abschlussbericht zur Übersicht aktueller Software im Bereich Schweißsimulation N2 - Das Ziel der vorliegenden Vorstudie ist es, die grundsätzlichen Anforderungen, Funktionen und Möglichkeiten vorhandener Software zur Simulation schweißbedingter Phänomene (Prozess-, Struktur- und Werkstoffsimulation) zu erarbeiten und gegenüberzustellen. Die notwendigen Eingabedaten, die vorausgesetzte Anwendererfahrung, sowie die Systemanforderungen und der Rechenzeitbedarf werden für sowohl kommerziell erhältliche als auch zur Zeit noch rein in der Forschung angewandte Programme berücksichtigt. Nach Aufarbeitung des heutigen Kenntnisstandes der Schweißsimulation wird aktuell verfügbare Software diskutiert. Diese Programme lassen sich in Anlehnung an Radaj in drei Teilbereiche (Software für Struktursimulation, Prozesssimulation und Werkstoffsimulation) unterteilen. Schließlich wird auf notwendige Eingabedaten, hier vor Allem auf die Werkstoffkennwerte, eingegangen. Da die quantitative Aussagekraft der Simulationsergebnisse gewährleistet werden muss, ist eine umfassende Prüfung der Plausibilität und der Genauigkeit der experimentell bestimmten Werkstoffkennwerte notwendig. KW - Schweißbedingte Phänomene KW - Simulation KW - Software PY - 2009 N1 - Die vorliegende Vorstudie wurde von der Volkswagen AG Konzernforschung finanziert. SP - 1 EP - 64 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-59606 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - 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 UR - https://nbn-resolving.org/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 - CONF A1 - Schwenk, Christopher A1 - Tikhomirov, D. A1 - Eßer, G. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Standardisierung der numerischen Schweißsimulation T2 - Große Schweißtechnische Tagung 2011, DVS Congress und DVS Expo T2 - Große Schweißtechnische Tagung 2011, DVS Congress und DVS Expo CY - Hamburg, Germany DA - 2011-09-27 PY - 2011 AN - OPUS4-24519 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Schwenk, Christopher ED - Thomas Böllinghaus, ED - Masaki Kitagawa, ED - Teruo Kishi, ED - Jürgen Lexow, T1 - Measurement and analysis of material properties needed for numerical welding simulation T2 - 1st World Materials Research Institutes Forum (WMRIF) - Workshop for young materials scientists, July 22-25, 2008, Tsukuba, Ibaraki, Japan (Proceedings) T2 - 1st World Materials Research Institutes Forum (WMRIF) - Workshop for young materials scientists CY - Tsukuba, Ibaraki, Japan DA - 2008-07-22 KW - Material Properties KW - Experimental Determination KW - Numerical Welding Simulation KW - Effects of Data Deviation PY - 2008 SN - 978-4-9900563-3-9 SP - XX-1 - XX-10 CY - Tsukuba, Ibaraki, Japan AN - OPUS4-17740 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 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 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 - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher A1 - Pittner, Andreas A1 - Rethmeier, Michael T1 - Fast Temperature Field Generation for Welding Simulation and Reduction of Experimentall Effort T2 - Präsentation Institutskolloquium Prof. C.S. Wu, Shangdong University T2 - Präsentation Institutskolloquium Prof. C.S. Wu, Shangdong University CY - Jinan, China DA - 2009-07-08 PY - 2009 AN - OPUS4-19727 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schwenk, Christopher T1 - Developing guidelines for numerical welding simulation JF - Welding journal N2 - A goal of industry is to fully map the fabrication process — from the blank metal through the individual fabrication steps all the way to the end product — in a so-called "virtual process chain." The concept of continuous simulation of all relevant fabrication segments is intended not only to achieve a reduction in development and fabrication costs, but most of all to optimize products and fabrication procedures. An essential link in this virtual process chain is welding simulation. PY - 2011 SN - 0043-2296 SN - 0096-7629 IS - April SP - 49 EP - 51 PB - American Welding Society CY - New York, NY AN - OPUS4-23517 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Simulation Based Approach for Distortion Analysis and Optimisation of Beam Welded Automotive Parts T2 - Beam Technologies & Laser Application, Abstracts of papers, VI International Conference T2 - Beam Technologies & Laser Application, Abstracts of papers, VI International Conference CY - Saint Petersburg, Russia DA - 2009-09-23 PY - 2009 AN - OPUS4-20814 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher T1 - Strukturierte Vorgehensweise zur Simulation schweißbedingter Verzüge und Eigenspannungen T2 - INS-Vortragsforum Hannover-Messe 2010 (Präsentation zum abgeschlossenen INS-Vorhaben) T2 - INS-Vortragsforum Hannover-Messe 2010 (Präsentation zum abgeschlossenen INS-Vorhaben) CY - Hanover, Germany DA - 2010-04-20 PY - 2010 AN - OPUS4-21169 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher A1 - Heinze, Christoph A1 - Rethmeier, Michael T1 - Optimierung von Verzug und Eigenspannungen beim Schweißen dickwandiger Bauteile T2 - Kolloquium "Schweißbedingter Verzug - Möglichkeiten der Vorausberechnung" Präsentation zu AiF Vorhaben IG 15746 N T2 - Kolloquium "Schweißbedingter Verzug - Möglichkeiten der Vorausberechnung" Präsentation zu AiF Vorhaben IG 15746 N CY - Braunschweig, Germany DA - 2010-04-22 PY - 2010 AN - OPUS4-21213 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schwenk, Christopher T1 - Normen und Richtlinien für die numerische Schweißsimulation - Entwicklungsbegleitende Normung (EBN) JF - DIN-Mitteilungen + Elektronorm N2 - Die Schweißsimulation ermöglicht frühzeitige Aussagen über schweißbedingte Phänomene und hilft so, den Entwicklungsprozess zu verbessern. Damit können die Ursachen auftretender Qualitätseinbußen besser identifiziert werden, sodass eine gezielte Vorgehensweise für die Bauteil- und Verfahrensoptimierung möglich wird. Das wirtschaftliche Anwendungspotenzial der Schweißsimulation ist enorm und mit dem der Umformsimulation vergleichbar. Bei unsachgemäßer Anwendung ist das Fehlerpotenzial jedoch sehr hoch, wodurch die Notwendigkeit einer strukturierten und definierten Vorgehensweise verdeutlicht wird. Hiermit werden nicht nur die Zuverlässigkeit und Aussagekraft der Simulationen sichergestellt, sondern auch eine Grundlage zur effektiven Vergleichbarkeit verschiedener Berechnungsprojekte geschaffen. Diese Sicherheit ist sowohl für Auftraggeber als auch für Auftragnehmer wichtig und hilft, die industrielle Anwendung der Schweißsimulation zu unterstützen und ihr Potenzial voll auszuschöpfen. PY - 2010 SN - 0722-2912 SN - 0011-4952 VL - 6 SP - 28 EP - 31 PB - Beuth CY - Berlin AN - OPUS4-21447 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher T1 - Fügetechnik am IPK und der BAM T2 - Kolloquium "Synergie von Werkstoff- und Prozesstechnik" T2 - Kolloquium "Synergie von Werkstoff- und Prozesstechnik" CY - Berlin, Germany DA - 2010-06-04 PY - 2010 AN - OPUS4-21469 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher A1 - Perret, William A1 - Thater, Raphael A1 - Heinze, Christoph T1 - Schweißsimulation an der BAM und am IPK T2 - Veranstaltung für Industrievertreter der Fa. ZF Friedrichshafen, Präsentation von aktuellen Projekten und Forschungsergebnissen T2 - Veranstaltung für Industrievertreter der Fa. ZF Friedrichshafen, Präsentation von aktuellen Projekten und Forschungsergebnissen CY - Friedrichshafen, Germany DA - 2011-02-22 PY - 2011 AN - OPUS4-23324 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Schwenk, Christopher T1 - Eintwurf einer Richtlinie zur strukturierten Vorgehensweise bei der Durchführung, Auswertung und Ergebnisdarstellung einer numerischen Simulation schweißbedingter Verzüge und Eigenspannungen T2 - Sitzung des NAS-Beirates T2 - Sitzung des NAS-Beirates CY - Berlin, Germany DA - 2009-03-02 PY - 2009 AN - OPUS4-19085 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schenk, T. A1 - Schwenk, Christopher T1 - Material response of GMA welded 1 mm thick DP600 overlap joints JF - Science and technology of welding and joining N2 - In a previously published model, gas metal arc welding of 1 mm thick DP600 overlap joints is validated for the transient temperature distribution, the welding distortion and longitudinal residual stresses. Tensile tests have been simulated and performed experimentally. Validations were performed for two clamping cases: an immediate release of the clamps after welding and a release of the clamps after cooling to room temperature. There is good agreement between experiments and simulations. It has been found that the temperature distribution, longitudinal stresses and welding distortions are dependent on the clamping conditions. To explain the effect of the clamping time, a bar model is proposed. It is shown that longer clamping times increase plastic deformation and hence reduce residual stresses and buckling distortion. Additionally for an overlap joint, it has been found that the longitudinal residual stresses are affected significantly by the sample's geometry. KW - Welding simulation KW - Buckling distortion KW - DP600 overlap joint KW - Longitudinal residual stresses PY - 2010 DO - https://doi.org/10.1179/136217110X12714217309777 SN - 1362-1718 SN - 1743-2936 VL - 15 IS - 7 SP - 567 EP - 574 PB - Maney CY - London AN - OPUS4-22238 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schempp, Philipp A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael A1 - Cross, C.E. T1 - Weld metal grain refinement of aluminium alloy 5083 through controlled additions of Ti and B JF - Materials Testing N2 - Kornfeinung im Schweißgut kann die mechanischen Eigenschaften der Schweißnaht und die Schweißeignung des Grundwerkstoffs deutlich verbessern. Eine Möglichkeit korngefeintes Schweißgut zu erreichen, ist das Versetzen des Schmelzbades mit kornfeinenden Mitteln. In dieser Studie wird gezeigt wie Titan- und Borzusätze Korngröße und -struktur von WIG-Schweißnähten der Al-Legierung 5083 (Al Mg4,5Mn0,7) beeinflussen. Dazu wurden in einem Gießprozess stäbchenförmige Einlagen hergestellt, die aus Grundwerkstoff und definierten Zusätzen der Kornfeinungslegierung Al Ti5B1 bestanden. Sie wurden als Ersatz für einen Schweißzusatzwerkstoff in einer Nut im Grundwerkstoff untergebracht und im WIG-Verfahren überschweißt. Durch die Steigerung des Titan- und Borgehalts im Schweißgut konnte dessen mittlere Korngröße deutlich verringert werden. Außerdem wurde eine Änderung der Kornstruktur beobachtet. Die Ergebnisse können als Grundlage genutzt werden, um die empfohlene chemische Zusammensetzung von Schweißzusätzen für Lichtbogenschweißen von Aluminium anzupassen. KW - Aluminium-Legierung 5083 KW - Kornfeinung KW - WIG-Schweißen PY - 2011 DO - https://doi.org/10.3139/120.110265 SN - 0025-5300 VL - 53 IS - 10 SP - 604 EP - 609 PB - Hanser CY - München AN - OPUS4-24654 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Schempp, Philipp A1 - Cross, Carl Edward A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Influence of Ti and B additions on grain size and weldability of aluminium alloy 6082 JF - Welding in the world N2 - Grain refinement is an important possibility to enhance the weldability of aluminium weld metal that is usually defined by its susceptibility to solidification cracking. In this study, grain refinement was achieved through the addition of commercial grain refiner containing titanium and boron to the GTA weld metal of aluminium alloy 6082. The weld metal mean grain size could be reduced significantly from about 70 µm to a saturated size of 21 µm with a change in grain shape from columnar to equiaxed. The grain refinement prevented the formation of centreline solidification cracking that was present only in welds with unrefined grain structure. A variation of torch speed led to a strong change of solidification parameters such as cooling rate that was measured in the weld metal and the corresponding solidification rate and thermal gradient. The ratio thermal gradient/growth rate (G/R) decreased from 50 K s/mm² (high torch speed) to 10 K s/mm² (low torch speed). However, the variation of torch speed did not change the tendency for solidification cracking. The microstructure of unrefined and completely refined weld metal was compared. The observed change in size and distribution of the interdendritic phases was related to the change in susceptibility to solidification cracking. KW - Aluminium KW - WIG-Schweißen KW - Kornfeinung KW - Schweißeignung KW - Heißrisse KW - Aluminium alloy KW - Solidification cracking KW - Weldability KW - GTA welding PY - 2012 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 56 IS - 09/10 SP - 95 EP - 104 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-26992 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 T2 - Mathematical Modelling of Weld Phenomena 8 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 - RPRT A1 - Rethmeier, Michael A1 - Schwenk, Christopher A1 - Heinze, Christoph T1 - Optimierung von Verzug und Eigenspannungen beim Schweißen dickwandiger Bauteile T2 - Forschung für die Praxis P 784 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 - JOUR A1 - Pittner, Andreas A1 - Weiß, D. A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Fast temperature field generation for welding simulation and reduction of experimental effort JF - Welding in the world N2 - The quality of welding processes is governed by the occurring induced distortions yielding an increase in production costs due to necessary reworking. Especially for more complex specimens, it is difficult to evaluate the optimal configuration of welding sequences in order to minimize the distortion. Even experienced welding operators can solve this task only by trial and error which is time and cost consuming. In modern engineering the application of welding simulation is already known to be able to analyse the heat effects of welding virtually. However, the welding process is governed by complex physical interactions. Thus, recent weld thermal models are based on many simplifications. The state of the art is to apply numerical methods in order to solve the transient heat conduction equation. Therefore, it is not possible to use the real process parameters as input for the mathematical model. The model parameters which allow calculating a temperature field that is in best agreement with the experiments cannot be defined directly but inversely by multiple simulations runs. In case of numerical simulation software based on finite discretization schemes this approach is very time consuming and requires expert users. The weld thermal model contains an initial weakness which has to be adapted by finding an optimal set of model parameters. This process of calibration is often done against few experiments. The range of model validity is limited. An extension can be obtained by performing a calibration against multiple experiments. The focus of the paper is to show a combined modelling technique which provides an efficient solution of the inverse heat conduction problem mentioned above. On the one hand the inverse problem is solved by application of fast weld thermal models which are closed form solutions of the heat conduction equation. In addition, a global optimization algorithm allows an automated calibration of the weld thermal model. This technique is able to provide a temperature field automatically that fits the experimental one with high accuracy within minutes on ordinary office computers. This fast paradigm permits confirming the application of welding simulation in an industrial environment as automotive industry. On the other hand, the initial model weakness is compensated by calibrating the model against multiple experiments. The unknown relationship between model and process parameters is approximated by a neural network. The validity of the model is increased successively and enables to decrease experimental effort, For a test case, it is shown that this approach yields accurate temperature fields within very short amount of time for unknown process parameters as input data to the model contributing to the requirement to construct a substitute system of the real welding process. KW - Heat flow KW - Neural networks KW - Simulating KW - Temperature KW - Welding PY - 2011 SN - 0043-2288 SN - 1878-6669 VL - 55 IS - 09-10 SP - 83 EP - 90 PB - Springer CY - Oxford AN - OPUS4-24603 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pittner, Andreas A1 - Weiß, D. A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Methodology to improve applicability of welding simulation JF - Science and technology of welding and joining N2 - The objective of this paper is to demonstrate a new simulation technique which allows fast and automatic generation of temperature fields as input for subsequent thermomechanical welding simulation. The basic idea is to decompose the process model into an empirical part based on neural networks and a phenomenological part that describes the physical phenomena. The strength of this composite modelling approach is the automatic calibration of mathematical models against experimental data without the need for manual interference by an experienced user. As an example for typical applications in laser beam and GMA-laser hybrid welding, it is shown that even 3D heat conduction models of a low complexity can approximate measured temperature fields with a sufficient accuracy. In general, any derivation of model fitting parameters from the real process adds uncertainties to the simulation independent of the complexity of the underlying phenomenological model. The modelling technique presented hybridises empirical and phenomenological models. It reduces the model uncertainties by exploiting additional information which keeps normally hidden in the data measured when the model calibration is performed against few experimental data sets. In contrast, here the optimal model parameter set corresponding to a given process parameter is computed by means of an empirical submodel based on relatively large set of experimental data. The approach allows making a contribution to an efficient compensation of modelling inaccuracies and lack of knowledge about thermophysical material properties or boundary conditions. Two illustrating examples are provided. KW - Welding simulation KW - GMA-laser hybrid welding KW - Laser beam welding KW - Neural networks KW - Global optimisation KW - Stochastic search method KW - Inverse heat conduction problem KW - Model prediction PY - 2008 DO - https://doi.org/10.1179/136217108X329322 SN - 1362-1718 SN - 1743-2936 VL - 13 IS - 6 SP - 496 EP - 508 PB - Maney CY - London AN - OPUS4-18300 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Pittner, Andreas A1 - Weiss, D. A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - A methodology for the fast temperature field generation for welding simulation T2 - Proceedings of the 17th International Conference Computer Technology in Welding and Manufacturing T2 - 17th International Conference "Computer Technology in Welding and Manufacturing" CY - Cranfield, UK DA - 2008-06-18 KW - Welding simulation KW - Temperature field generation KW - Short calculation time KW - Multiple experiments KW - Inverse heat conduction problem KW - Neural networks PY - 2008 SN - 978-1-903761-07-6 SP - 1 EP - 12 PB - TWI CY - Cambridge AN - OPUS4-18290 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Weiss, D. A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael ED - V.I. Makhnenko, T1 - Fast generation and prediction of welding temperature fields for multiple experiments T2 - Mathematical modelling and information technologies in welding and related processes - 4th International Conference (Proceedings) N2 - The objective of this paper is to demonstrate a new simulation technique which allows the fast and automatic generation to temperature fields based on a combination of empirical and phenomenological modelling techniques. The automatic calibration of the phenomenological model is performed by a multi-variable global optimisation routine which yields the optimal fit between simulated and experimental weld charcteristics without the need for initial model parameters. For exemplary welding processes it is shown that linear 3D heat conduction models can approximate measured temperature fields with a high accuracy. The modelling approach presented comprises the automatic calibration against multiple experiments which permits simulating the temperature field for unknown process parameters. The validation of this composite simulation model is performed for exemplary welding processes and includes the prediction of the fusion line in the cross section and the corresponding thermal cycles. T2 - 4th International Conference - Mathematical modelling and information technologies in welding and related processes CY - Katsiveli, Crimea, Ukraine DA - 2008-05-27 KW - Welding simulation KW - GMA-laser hybrid welding KW - Laser beam welding KW - Neural networks KW - Global optimisation KW - Stochastic search method KW - Inverse heat conduction problem KW - Model prediction PY - 2008 SP - 134 EP - 140 CY - Kiev, Ukraine AN - OPUS4-19639 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Pittner, Andreas A1 - Weiss, D. A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael T1 - Fast temperature field generation for welding simulation and reduction of experimental effort T2 - IIW Document N2 - The quality of welding processes is governed by the occurring induced distortions yielding an increase in production costs due to necessary reworking. Especially for more complex specimens it is difficult to evaluate the optimal configuration of welding sequences in order to minimise the distortion. Even experienced welding operators can solve this task only by trial and error which is time and cost consuming. In modern engineering the application of welding simulation is already known to be able to analyse the heat effects of welding virtually. However, the welding process is governed by complex physical interactions. Thus, recent weld thermal models are based on many simplifications. The state of the art is to apply numerical methods in order to solve the transient heat conduction equation. Therefore, it is not possible to use the real process parameters as input for the mathematical model. The model parameters which allow calculating a temperature field that is in best agreement with the experiments cannot be defined directly but inversely by multiple simulations runs. In case of numerical simulation software based on finite discretisation schemes this approach is very time consuming and requires expert users. The weld thermal model contains an initial weakness which has to be adapted by finding an optimal set of model parameters. This process of calibration is often done against few experiments. The range of model validity is limited. An extension can be obtained by performing a calibration against multiple experiments. The focus of the paper is to show a combined modelling technique which provides an efficient solution of the inverse heat conduction problem mentioned above. On the one hand the inverse problem is solved by application of fast weld thermal models which are closed form solutions of the heat conduction equation. In addition, a global optimisation algorithm allows an automated calibration of the weld thermal model. This technique is able to provide a temperature field automatically that fits the experimental one with high accuracy within minutes on ordinary office computers. This fast paradigm permits confirming the application of welding simulation in an industrial environment as automotive industry. On the other hand, the initial model weakness is compensated by calibrating the model against multiple experiments. The unknown relationship between model and process parameters is approximated by a neural network. The validity of the model is increased successively and enables to decrease experimental effort. For a test case it is shown, that this approach yields accurate temperature fields within very short amount of time for unknown process parameters as input data to the model contributing to the requirement to construct a substitute system of the real welding process. KW - Welding simulation KW - Temperature field generation KW - Short calculation time KW - Multiple experiments KW - Inverse heat conduction problem KW - Neural networks PY - 2009 IS - SC-Auto-32-09 SP - 1 EP - 11 PB - International Institute of Welding CY - Paris AN - OPUS4-19744 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pittner, Andreas A1 - Schwenk, Christopher A1 - Weiß, D. A1 - Rethmeier, Michael T1 - Application of a combined modelling technique to reduce experimental effort - a case study for laser-GMA-hybrid welding T2 - VI. International conference "Beam technologies & laser application" T2 - VI. International conference "Beam technologies & laser application" CY - Saint Petersburg, Russia DA - 2009-09-23 PY - 2009 SP - 97 EP - 102 CY - Saint Petersburg, Russia AN - OPUS4-20882 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Pittner, Andreas A1 - Schwenk, Christopher A1 - Weiß, D. A1 - Rethmeier, Michael ED - Cerjak, H. ED - Enzinger, N. T1 - An efficient solution of the inverse heat conduction problem for welding simulation T2 - Mathematical modelling of weld phenomena 9 PY - 2010 SN - 978-3-85125-127-2 SP - 761 EP - 791 PB - Verlag der Technischen Universität Graz AN - OPUS4-23154 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Pittner, Andreas A1 - Schwenk, Christopher A1 - Rethmeier, Michael A1 - Weiß, D. T1 - Automated generation of temperature fields for numerical welding simulation JF - Quarterly journal of the Japan Welding Society KW - Welding simulation KW - Temperature field generation KW - Optimization KW - Neural networks PY - 2009 SN - 0288-4771 VL - 27 IS - 2 SP - 219 EP - 224 CY - Tokyo, Japan AN - OPUS4-19826 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -