WeldFEM – Schweißnahtnachweise in der Femap-Umgebung

Eine Finite Elemente Analyse liefert grundsätzlich verlässliche Aussagen über die Beanspruchung einer Struktur. Die direkte Bewertung von Spannungen ist jedoch nur dann möglich, wenn das Berechnungsmodell die physikalischen und geometrischen Eigenschaften richtig wiedergibt. Dies ist z.B. bei Schmiede- und Gussteilen oder zerspanten Werkstücken der Fall.

Bei Schweißstrukturen ist dies nur dann möglich, wenn die Schweißnähte mit hinreichender Netzdichte ausmodelliert werden. Dazu müssen neben der Schweißnaht auch die zu verbindenden Teile durch Volumenelemente diskretisiert werden.Diese Methode ist jedoch äußerst aufwändig und führt zu Berechnungsmodellen mit sehr vielen Elementen. Da geschweißte Strukturen üblicherweise mit Schalenelementen diskretisiert werden, bieten sich andere Lösungen an.

Schweißkonstruktion
Schweißer bei der Arbeit

Der klassische Weg Schweißnähte in Schalenmodellen nachzuweisen ist eine auf den Schnittkräften und -momenten basierende Handrechnung. Die jedoch zeit- und kostenintensiv und zudem fehleranfällig ist.

Mit WeldFEM, dem Zusatzprogramm für Femap, ist der Nachweis hingegen schnell, zuverlässig und normgerecht erledigt.

Durch einen intelligenten Algorithmus erkennt WeldFEM die potenziellen Schweißnähte und Stoßformen des mit Femap erstellten FE-Modells, berechnet anhand der Spannungen die Auslastung der Schweißnähte und legt die Ergebnisse für das Postprozessing in Femap ab. Dieser Prozess ist äußerst effizient und liefert innerhalb weniger Minuten einen kompletten Schweißnahtnachweis.

WeldFEM eignet sich sowohl für statische Nachweise als auch für Dauerfestigkeitsnachweise geschweißter Strukturen. Richtlinien- und Normen des allgemeinen Stahlbaus, des Schienenfahrzeugbaus und des Kranbaus mit Lastaufnahmemitteln werden aktuell unterstützt.

WeldFEM Hauptfenster

WeldFEM Benutzeroberfläche

Die Schaltzentrale! Hier werden alle zur Erstellung eines Nachweises erforderlichen Schritte gesteuert.

Die erforderlichen Berechnungsoptionen für den Nachweis werden eingestellt. Nach der Schweißnahterkennung werden die Ausnutzungsgrade für eine Vor-Auslegung mit konservativen Parametern berechnet. Jede Schweißnaht wird im Schweißnahteditor für einen erfolgreichen Nachweis ausgelegt. Die Resultate einer Bearbeitung werden sofort in Femap überwacht.

Der Info-Bereich protokolliert den aktuellen Bearbeitungsfortschritt. Der Bearbeitungszustand kann jederzeit gesichert und geladen werden.

Der Schweißnahteditor

Alle Schweißnähte werden im Schweißnahteditor übersichtlich aufgeführt. Alle Parameter einer Schweißnaht (wie z. B. Schweißnahttyp und -stärke) werden hier bearbeitet, um sie den Nachweisanforderungen anzupassen. Der Editor überwacht die Plausibilität der Eingaben. Für die Minimierung der Schweißnahtstärke steht eine Optimierungsfunktion bereit. Symbole und farbliche Kennzeichnungen zeigen den Bearbeitungszustand und den Nachweiserfolg an.

Jede Schweißnaht mit ihren Ausnutzungsgraden kann jederzeit in Femap geprüft werden.

Nach Abschluss der Auslegung werden die Auslastungsgrade neu berechnet und für den Nachweisbericht aufbereitet

Schweißnahteditor in WeldFEM
FEM-Modell einer Schweißbaugruppe
Spannungen aus der FEM-Analyse
Auslastung der Schweißnähte

Derzeit unterstützte Richtlinien und Normen:

  • EN 1993 (Eurocode 3)
  • DVS 1612
  • DVS 1608
  • EN 13001
  • Weitere Normen und Richtlinien können auf Kundenwunsch implementiert werden.

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