Numerische Untersuchungen von Schweißverzug und Schweißeigenspannungen

Abstract

Schweißverfahren kommen in verschiedenen Industriebereichen wie z.B. dem Schiffbau, der Automobilindustrie oder dem Schienenfahrzeugbau vor, sind aber verbunden mit dem Auftreten von Schweißverzug und -eigenspannungen. Diese können sich negativ auf die Festigkeit auswirken und den Zusammenbau erschweren. Eine Möglichkeit zur Vorhersage von Schweißverzug und -eigenspannung ist die Anwendung einer thermoelastoplastischen (TEP) Simulation. In dieser Arbeit werden TEP Simulationen am Beispiel zweier weit verbreiteter Schweißverfahren eingesetzt: dem Metallschutzgasschweißen und dem Widerstandspunktschweißen. Für jedes Verfahren wird jeweils ein einfaches und ein komplexes Beispiel untersucht. Dabei werden die Einflüsse verschiedener Simulationsparameter ermittelt und die Ergebnisse mit Experimenten aus der Literatur verglichen. Beim komplexen Punktschweiß-Beispiel wird außerdem der Einfluss der Schweißreihenfolge untersucht.

Welding is a widely used manufacturing process in industries such as railway, automotive, and ship building. However, welding assemblies are associated with the occurrence of welding distortion and residual stresses, which can impact the assembly process and their structural strength. One way to predict welding distortion and residual stresses is the deployment of a thermoelastoplastic (TEP) analysis. In this thesis two common welding methods are considered: the gas metal arc welding and the resistance spot welding. For each method, one simple and one complex example is investigated using the TEP analysis. The influence of various simulation parameters is determined and the results are compared to experiments found in literature. Finally, the TEP is used to predict the influence of different spotweld sequences.