Расчет сварных швов в APM FEM?

[Goran]

... получается, что я чересчур перестраховываюсь

Ничего такого, даже не подразумевал потому как сидеть придется каждому в отдельности. Как при основном принципе социализма - от каждого по способности, каждому по труду (то бишь по заслугам)! 

[Alex X]

Да, на свободе все-таки лучше , уж лучше перебдеть

[Goran]

Все верно, Александр! Береженого Бог бережет....

[marianns]

Спорить не приходится.

[Valery-Moscow]

Все выше написанное - "сомнительно" ....
сварной шов - имеет много "дефектов" технологического характера
кроме того, остаточные напряжения даже после термической обработки значительны
"случайная" анизотропность - весьма значительна, если вообще в данном случае можно говорить о "регулярной" анизотропности
и так далее

говорить о более-менее достоверном распределении напряжений в сварном шве, можно лишь при условии "однозначной" геометрии - т.е. берем конкретный кусочек шва - строим его конкретную геометрию и именно его расчитываем....

говорить о существовании какого-то критерия прочности для сварных швов "вообще" - у которых геометрия и свойства материла не имеют однозначности -  мне кажется нельзя!
тем более, что есть анизотропия , остаточные напряжения и инородные включения - расположенные в сварном шве случайным образом


что касается прочности сварных швов при воздействии на них циклической нагрузки, то это вообще "шаманство"!
имея экспериментальные данные при чистом изгибе или чистом сдвиге - как правило для "симметричной" нагрузке, начинается "шоу шаманов":
откуда-то - чаще всего не понятно откуда - появляются разного рода к-ты:
веса, объема, степени обработки поверхности, и пр. пр. пр...

следует так же помнить о том, что "симметричной" нагрузки почти никогда не бывает!
чаще всего это какие-то гармоники

прочитав несколько российских книг по этой тематике , надо сказать книг ОЧЕНЬ древних - потому их видно называют монографиями, из за почтенного возраста - сделал вывод что читать там нечего (не исключаю что я не прав, тем не менее искать отечественную литературу по этому вопросу прекратил)

стал читать иностранную - там тоже не все "понятно", тем не менее ситуация получше:
более-менее серьезные предприятия - пытаются использовать существующие теории накопления усталостных разрушений и изучения трещинообразования, тесно увязывая эту работу с экспериментальными исследованиями.

т.е. строится мат.модель для КОНКРЕТНОЙ ДЕТАЛИ на базе какой-то теории, а потом эта мат.модель калибруется с учетом результатов натурных экспериментов для этой же детали.

Такого рода работы дороги, длительны и проводятся большей частью для дорогостоящей продукции или ответственной:
на пример в авиации , ракетостроении, атомной промышленности

[ZorGR]

Из ваших слов можно сделать вывод, что сварные швы посчитать невозможно, да и не нужно. Ээээ... как тогда конструктору работать?
На болтах все делать? Но там же схожие проблемы будут: анизотропия, динамические нагрузки ну и т.д.

[Goran]

Все выше написанное - "сомнительно" ....
....
прочитав несколько российских книг по этой тематике , надо сказать книг ОЧЕНЬ древних ...
т.е. строится мат.модель для ...
...с учетом результатов натурных экспериментов....
...на пример в авиации , ракетостроении, атомной промышленности

Кто же спорит?
В "рядовом машиностроении", все "сомнительные теории" основываются на работах Патона Е.О.
И все "сомнения" покрывают различные коэффициенты.
Вы можете предложить что-то конкретно - не для "авиации , ракетостроения, атомной промышленности"?

[ZorGR]

А в авиации, ракетостроении и атомной промышленности без коэффициентов считают?
Идеального расчета не может быть, т.к. любой расчет подразумевает какую-то математическую модель, описывающую реальность.
Точность расчета зависит от правильности модели.
Чтобы модель сделать более правильной, но при этом сэкономить средства вводят коэффициенты. Практически ни в одном машиностроительном расчете без этих коэффициентов не обойтись, т.к. модели не идеальны.

[Valery-Moscow]

простите, но Вы меня совсем не правильно поняли:

сварные швы - как и разумнее "расчитывать" по эмпирическим формулам с разного рода коэффициентами запаса

Ввиду большого разброса "параметров -свойств"  моделировать численно сварной шов - дело почти безнадежное!

[ZorGR]

Я думаю моделирование имеет право на жизнь если:
- оно дает более точные результаты, чем расчет по эмпирическим формулам (понятно, что запас все равно будет большим);
- процесс моделирования является не менее эффективным, чем расчет по эмпирическим формулам.

[Goran]

Мне думается, что стОит определиться с понятием "моделирования сварки".
Если это прочностные расчеты - то существуют автоматизированиые методы (некие калькуляторы), основывающиеся на давно выведеных эмпирических зависимостях.
Какие то - по проще, а  какие то по эффектнее  .
Что касается непосредственного моделирования сварки как процесса, направление развивается например вот или вот.
Другое дело, что все меньше и меньше осталось специалистов этого направления (теория сварочного процесса), которые могут грамотно и доходчиво объяснить различные нюансы.

[ZorGR]

Я думаю, что мы говорим о расчете трехмерной модели сварной конструкции методом конечных элементов. Причем сварные швы в этой модели смоделированы твердыми телами, как и вся остальная модель.

[Jean]

+ От меня Valery-Moscow. Сварку можно расчитать на производстве с постоянными условиями. Отклонение по результату 40% - идеальный случай, что в эмпирические формулы уже заложено. Занимались "сварколомством" при проведении аттестации сварщиков. При ломке одинаковых образцов одного и тогоже человека с одного и того же рабочего места, выполненных в течении 20 минут, разница нагрузок до разрыва шва составляла до  300 кг. Впрочем в норматив люди укладывались. Это говорит не о невозможности расчета сварных швов, и не  о ненужности расчетов, а скорее  о прагматичном подходе к результатам оных.

[Goran]

Я думаю, что мы говорим о расчете трехмерной модели сварной конструкции методом конечных элементов. Причем сварные швы в этой модели смоделированы твердыми телами, как и вся остальная модель.

А какая собственно разница при таком подходе к расчету?
Вы, в таком случае можете всю конструкцию выполнить "монолитной" и расчитывать.
Если рассмотреть вопрос расчета вообще, как сборок (конструкция из разных деталей) так и соединений этих деталей, то чаще всего не учитываются "игнорируются" перемещения от зазоров в соединении и "не полное прилегание плоскостей" определяющее если уж не наличием шероховатости, то отклонением от формы. Так что по большому счету все расчеты МКЭ как самих деталей, так и  их соединений тоже весьма относительны (шаманство), хотя гораздо точнее, быстрее и экономичнее ручных расчетов. В целом же, реально мы имеем на выходе, некую "общую" схему частного случая.   

[Kirilius83]

Если я правильно понимаю, то в местах резкого перехода, например в углах, и будут максимальные напряжения. т.е. если мы сварим две пластины Т-образно, то можель можно упрощенно выполнить монолитной, причем без учета разделки швово, непроваров, и катета шва (делаем просто угол 90 градусов). А при расчете МКЭ в этих самых углах сами собой будут повышенные напряжения (они же там концентрируются поидее), и комп нам как раз выдаст максимальные напряжения в месте сварного шва. На практике увеличение сечения шва за счет катета и наплывов скомпенсируется уменьшением его прочности за счет непровара и концентраторов в виде микротрещин (или нет?). Просто расчетные напряжения сравнивать с допускаемыми не для осноного металла, а для сварного шва. Ну можно еще поэкспериментровать, введя галтель/фаску в нужном месте, как от этого изменятся напряжения, и получим некую вилку разброса реальных напряжений. Так же цепной шов можно моделировать делая тонкие щели 0,1..0,01 мм (как впрочем и непровары). Тавровые швы в случае толстых листов без разделки - аналогично, делаем катеты в виде фасок/радиусов  а в середине щель....

[Goran]

... в местах резкого перехода, например в углах, и будут максимальные напряжения. т.е. если мы сварим две пластины Т-образно, то модель можно упрощенно выполнить монолитной, причем без учета разделки швово, непроваров, и катета шва (делаем просто угол 90 градусов). А при расчете МКЭ в этих самых углах сами собой будут повышенные напряжения (они же там концентрируются поидее), и комп нам как раз выдаст максимальные напряжения в месте сварного шва. ...

При создании монолитной конструкции, можете сразу заложить швы "типа" с усилением или без оного.
Только реальность процесса - расчет не изменит. Все равно на выходе получим некую  приближенную условность, гарантированную от всяких неприятностей только за счет коэффициентов.

[Valery-Moscow]

есть такой раздел физики - магнитная гидродинамика многофазных сред - сложный раздел, а если туда еще попытаться добавить "фазовый" переход - будет совсем сложно....

это как раз и есть та самая сварка о которой тут идет речь ...

Если кому интересно - ищите иностранные материалы по этой тематике в интернете

[Valery-Moscow]

Что касается непосредственного моделирования сварки как процесса, направление развивается например вот или вот.

SYSWELD и PAM­ASSEMBLY - это "астролябии" для конструктора, не стоит воспринимать их как программы численного моделирования.
компания ESI Group мне знакома, шустрые и коммерческие товарищи ....