question marks

Modul weld

  • Was bedeuten die Warnungen bzw. Fehlermeldungen in WELD?
  • WARNINGS bei der Schweißnahtumgebungsprüfung:

    Fehler Nr.

    Beschreibung

    W11461

    An dem angeführten Schalenelement sind alle Elementknoten als Schweißnahtknoten deklariert. Programmtechnisch bedeutet dies, dass an allen Elementkanten des Elementes Schweißnähte gerechnet werden. Dies entspricht nicht den Anforderungen der Modellierrichtlinien.

    Es kann hier zu einem Interpretationsfehler in der Form kommen, dass zusätzliche Schweißnähte an Elementkanten berücksichtigt werden, die so nicht in der Konstruktion vorgesehen sind. Das Schädigungsergebnis bzw. die Sicherheit gegen Dauerbruch an den betroffenen Elementknoten kann dadurch, bei bestimmten Belastungsverhältnissen, zur konservativeren Seite hin verfälscht werden.

    W11462

    Obwohl der angeführte Schweißnahtknoten als einfacher Schweiß­nahtknoten deklariert wurde (C100-C102, C106 oder C107), befinden sich an ihm unterschiedliche Stoßarten bzw. Nahtformen. Der Kraftfluss über die in der Schweißnahtdatenbasis angegebenen Nachbarelemente kann dadurch nicht berücksichtigt werden.

    Bei einfachen Schweißnahtknoten überprüft das Programm, ob alle angrenzenden Schweißnahtelemente zu einer Stoßart und Nahtform gehören. Nur in diesem Fall ist es möglich, den Kraftfluss über Nachbarelemente zu berücksichtigen.

    WARNING 11462 kann unterdrückt werden, indem man den Schweißnahtknoten gegebenenfalls als kombinierten Schweißnaht­knoten deklariert (C103-C105, C108 oder C109).

    W11463

    An dem angeführten, einfachen Schweißnahtknoten hängt mindestens ein Element, welches nicht als Schweißnahtelement deklariert wurde. Das heißt, der Material Property Label dieses Elements liegt nicht zwischen dem in der WELD Datenbank verwendeten minimalen und maximalen Material-Label.

    Grundsätzlich ist es möglich, an einen Schweißnahtknoten auch andere Elemente als nur Schweißnahtelemente zu hängen. Die Spannungen von diesen Elementen werden jedoch bei der Schweißnahtbewertung ignoriert.

    WARNING 11463 kann unterdrückt werden, indem man den Schweißnahtknoten als kombinierten Schweißnahtknoten deklariert (C103, C104, oder C105).

    W11464

    Zu dem angeführten Schweißnahtelement wurde mehr als ein definiertes Nachbarelement vorgefunden. Der Kraftfluss über das Nachbarelement kann daher nicht berücksichtigt werden.

    ERROR - Meldungen hingegen bedeuten falsche Ergebnisse bzw. falsche Interpretation am betroffenen Schweißnahtknoten.
    Sie entstehen durch grobe Verstöße gegen die Vorschriften der Schweißnahtmodellierrichtlinien und können in der Regel rasch im Preprozessor ohne neue FE-Spannungsberechnung behoben werden. Sie sollen den Anwender darauf hinweisen, dass in dem angeführten Schweißnahtknoten etwas Grundlegendes nicht in Ordnung ist. Fehlerbehaftete Schweißnahtknoten werden in der Folge wie normale Grundwerkstoffknoten behandelt und bewertet. Die Berechnung anderer, nicht fehler-behafteter Schweißnahtknoten, wird dadurch nicht beeinflusst.

    ERRORS bei der Schweißnahtumgebungsprüfung:

    Fehler Nr.

    Beschreibung

    E11451

    An dem angeführten Schweißnahtknoten hängt kein bewertbares Element. Der Knoten kann daher in FEMFAT nicht als Schweißnaht bewertet werden.

    Es handelt sich hier in der Regel um einen Fehler bei der Definition  der Schweißnahtknoten im FE-Preprozessor. Da der Knoten an keinem, als Schweißnaht bewertbarem Schalenelement hängt, ist er für die FEMFAT weld Auswertung nicht weiter von Bedeutung.

    E11452

    Für den angeführten Schweißnahtknoten wurde kein angrenzendes Schweißnahtelement vorgefunden. Der Knoten wird in weiterer Folge als Grundwerkstoffknoten behandelt.

    Es handelt sich hier um einen Modellierungsfehler im Sinne der Schweißnahtmodellierrichtlinien. An einem Schweiß­nahtknoten muss mindestens ein Schweißnahtelement hängen.

    E11453

    Für den angeführten Schweißnahtknoten wurde kein, über eine Elementkante verbundener Nachbarknoten vorgefunden. Der Knoten wird in weiterer Folge als Grundwerkstoffknoten behandelt.

    E11454

    Für den angeführten Schweißnahtknoten wurde kein über eine Schweißnahtelementkante verbundener Nachbarschweißknoten gefunden. Somit kann kein Schweißnahtverlauf im Raum errechnet werden, da die Schweißnaht die Länge 0 besitzt.

    Der Knoten wird in weiterer Folge als Grundwerkstoffknoten behandelt.

    Fehlermeldungen im Messagefile aufgrund der automatischen Spannungskorrektur

    Zur Kontrolle und Absicherung der Berechnungsergebnisse an Schweißnahtknoten, werden während der automatischen Spannungskorrektur mögliche Fehlerquellen als WARNING - Meldungen in das Messagefile geschrieben, sofern nicht durch Deselektierung der Checkbox im Berechnungsoptionen-Dialog diese Ausgabe unterdrückt wird (siehe Abbildung 71).
    Falls solche WARNING - Meldungen auftreten, bedeutet dies, dass an dem angeführten Knotenlabel der Einfluss „Automatische Spannungskorrektur“ (sofern aktiviert) aufgrund gewisser Umstände nicht wirksam werden konnte. Der entsprechende Schweißnahtknoten wird dann ohne automatische Spannungskorrektur bewertet, das heißt, es wird der Elementspannungstensor des aktuellen Schweißnahtelements verwendet. Für den weiteren Verlauf der Berechnung an den übrigen Schweißnahtknoten hat eine solche WARNING - Meldung keinen Einfluss.

    Fehler bei automatischer Spannungskorrektur:

    Fehler Nr.

    Benennung

    Beschreibung

    W11431

    Schweißnaht Modellierungsfehler

    Entweder alle Knoten eines Vier­eck­schalen­elementes wurden als Schweiß­naht­knoten definiert, oder ein Element mit einem Schweißnaht­material­label besitzt gar keine Schweiß­nahtknoten.

    W11432

    Kein Spannungsergebnis am Element

    Das Schweißnaht- bzw. Nachbar­element hat keine Spannungen.

    W11433

    Kein Nachbarelement

    Es wurde bei der Suche nach dem Beur­teilungs­punkt kein Nachbarelement mehr gefunden. Z.B. wenn der Beurteilungs­punkt außerhalb der Struktur liegt.

     

    W11434

    Nachbarelement hat nicht geforderten Elementtyp

    Beim Nachbarelement muss es sich um ein lineares oder parabolisches Schalen­element handeln.

    W11435

    Unterschiedliche Elementdicken

    Die Dicken des Nachbar- und Schweiß­naht­ele­men­tes sind unter­schiedlich.

    W11436

    Geometrie ungeeignet für Spannungs­korrektur

    Bei Spannungskorrektur für grobes FE-Netz wird die Spannung im Beur­teilungs­punkt durch lineare Inter­polation zwischen Schweißnaht­element und Nachbarelement ermittelt. Damit diese Inter­po­lation korrekte Ergebnisse liefert, wird die Geometrie des FE-Netzes geprüft:

    1.) Das FE-Netz darf an der Naht nicht zu ver­zerrt sein. Als Maß für die Ver­zerrung wird der in nachfolgender Abbildung dar­gestellte Winkel heran­gezogen. Wenn dieser Winkel bei der Spannungs­korrektur von groben FE-Netzen größer als 41° ist kommt die WARNING 11436.

     

     

    2.)Wenn der Winkel zwischen den Element­normalen des Schweißnaht­elments und des Nachbarelements größer oder gleich 90° ist, kommt die WARNING 11436..

    W11437

    Das Schweißnaht FE-Netz ist zu fein

    Bei Spannungskorrektur für grobes FE-Netz wird die Spannung im Beur­teilungs­punkt durch lineare Interpolation zwischen Schweißnaht­element und Nach­bar­element ermittelt.

    Wenn das FE-Netz an der Naht sehr fein im Vergleich zum Nachbarelement ist, könnte die Interpolation unrealistische Span­nungen ergeben. Als Grenze soll das Ver­hältnis der Abstände der Element­zen­trums­punkte den Wert 100 nicht über­schreiten (D/2R < 100, siehe folgende  Ab­bil­dung)

     

    W11438

    Kein Knoten in der Nähe des Bewertungs­punktes am relevanten Nachbarelement gefunden!

    Wenn das Elementzentrum eines Nachbarelementes von der Schweißnaht einen größeren Abstand hat als der Beurteilungs­punkt, dann wird jener Knoten mit kleinstem Abstand zum Bewertungspunkt für die gewichtete Spannungsmittelung verwendet. Wenn dieser Knoten mit kleinstem Abstand zum Beurteilungspunkt nicht gefunden wird, kommt eine WARNING 11438 ins Message-File.

     

     

    Fehlermeldungen im Messagefile aufgrund der kraftbasierten Bewertung mit SSZ/MSZ Methode

    Wenn als Bewertungsmethode die SZZ- oder MSZ Methode gewählt wurde, versucht FEMFAT anhand der Knotenkräfte der Schweißnahtelemente Linienlasten zu ermitteln und daraus Strukturspan-nungen zu berechnen. Wenn die Bestimmung der Linienlasten nicht möglich ist, dann wird das Element automatisch anhand der FE-Spannungen mit der Standard-Bewertungsmethode FEMFAT 4.7 analysiert. Es wird dann eine WARNING-Meldung ins Message-File geschrieben (*.msg).

    Fehlermeldungen bei SSZ/MSZ Methode:



    Fehler Nr.

    WARNING Meldung

    Beschreibung

    Bewertungs­methode

    W11401

    Fehler bei der Be­stimmung des Steg­blech­winkels ALFA.

    Der Normalenvektor des Steg- oder Grund­blechs konnte nicht er­mit­telt werden Der Stegblechwinkel wird anhand der Nor­malen­vektoren des Grund- und Steg­blech­ele­ments berechnet. Diese Nor­malen­vek­toren werden mit Hilfe eines nicht-Naht­knotens des relevanten Schweiß­naht­ele­ments ermittelt. Ein solcher Knoten wurde nicht gefunden. Es wird mit einem Default Wert ALFA= 45° o. 90° gerechnet.

    SSZ/MSZ Methode

    W11402

    Fehler bei der Be­stimmung des Steg­blech­winkels ALFA.

    Zu wenige Eingabedaten bei der Cosinus-Berechnung.

    Bei der Berechnung des Steg­blech­winkels aus den Element­normalen konnte COS(ALFA) aus dem Inprodukt nicht er­mittelt werden. Ein Normalen­vektor ist Null. Es wird mit einem Default Wert ALFA= 45° o. 90° gerechnet.

    SSZ/MSZ Methode

    W11403

    Fehler bei der Be­stimmung des Steg­blech­winkels ALFA.

    Wenn der Winkel zwischen den Normalenvektoren des Grund- und Steg­blechs kleiner als 1,14° ist, kommt diese WARNING-Meldung.

    Es wird mit einem Default Wert ALFA= 45° o. 90° gerechnet.

    SSZ/MSZ Methode

    W11404

    Fehler bei der Be­stimmung des Steg­blech­winkels ALFA.

    Relevante Elemente für Win­kel­berechnung wurden nicht ge­funden.

    Stegblech und Grundblech werden anhand der MAT-Labels entsprechend der Modellier­richt­linie identifiziert. Die MAT-Labels müssen auch bei den SSZ-Einträgen in der Schweiß­naht­datenbak angeführt sein (Kennung ZA, ZB oder ZC).

    Es wird mit einem Default Wert ALFA= 45° o. 90° gerechnet.

    SSZ/MSZ Methode

    W11420

    am Element mit

    Label …..

    Wenn der Stegblechwinkel zu klein ist (1,14°<ALFA<15°), dann wird das Element als Überlappstoß bewertet.

    SSZ/MSZ Methode

    W11421

    Die Blechdicken am SSZ Stoß konnten nicht ermittelt werden.

    Die Naht wird span­nungs­basiert (standard WELD-Methode) be­wer­tet!

    Beide Blechdicken am Stoß konnten nicht ermittelt werden bzw. sind Null. Es ist zu prüfen, ob die Mo­del­lier­richt­linie ein­ge­hal­ten wurde.

    FEMFAT 4.7

    W11422

    Blechdicke 1 am SSZ Stoß konnte nicht ermittelt werden.

    Dicke 1 wird gleich Dicke 2 gesetzt!

    Blechdicke der Seite 1 konnte nicht ermit­telt werden bzw. ist Null. Es ist zu prüfen, ob die Mo­del­lier­richt­linie ein­ge­hal­ten wurde.

    SSZ/MSZ Methode

    W11423

    Blechdicke 2 am SSZ Stoß konnte nicht er­mittelt werden.

    Dicke 2 wird gleich Dicke 1 gesetzt!

    Blechdicke der Seite 2 konnte nicht ermit­telt werden bzw. ist Null. Es ist zu prüfen, ob die Mo­del­lier­richt­linie ein­ge­hal­ten wurde.

    SSZ/MSZ Methode

    W11424

    SSZ-Geometrie­para­meter außer­halb des zulässigen Bereiches.

    Die Geometrie-Parameter wer­den auf Plausibilität geprüft. Wenn der Wert außerhalb des zu­lässigen Bereiches (siehe Tabelle 29) liegt, wird der De­fault­wert aus der Daten­bank verwendet

    SSZ/MSZ Methode

    W11425

    am Element mit

    Label …..

    Der MAT-Label des Elements gehört zu keinem SSZ-Stoß. Die zu einem SSZ-Stoß ge­hörigen MAT-Labels sind in der Schweißnahtdatenbank mit den Kennungen ZA, ZB und ZC ab­ge­legt. Wenn der MAT-Label dort nicht eingetragen ist, wird das Element nicht als SSZ-Stoß-Element erkannt und spannungsbasiert bewertet.

    FEMFAT 4.7

    W11426

    am Element mit

    Label …..

    Die Kräfte am Knoten sind alle Null bzw. sehr klein. Wenn alle 6 Komponenten (3 Kräfte, 3 Momente) des Kraft­vektors Null oder sehr klein sind, wird spannungsbasiert bewertet (Standard WELD-Methode).

    FEMFAT 4.7

    W11427

    am Element mit

    Label …..

    Der MAT-Label des Elements gehört zwar zu einem SSZ-Stoß, die Zuordnung zu einer Stoßseite ist jedoch fehlgeschlagen. Es ist zu prüfen, ob die Mo­del­lier­richt­linie ein­ge­hal­ten wurde. Das Element wird span­nungs­basiert bewertet.

    FEMFAT 4.7

     

  • Wie wird die Netzabhängigkeit bei der Schweißnahtbewertung mit WELD reduziert?
  • Bei einfachen Lebensdauerbewertungen von Schweißnähten werden oft die Spannungen der an die Naht angrenzenden Finiten Elemente verwendet. In diesem Fall besteht eine große Abhängigkeit der bewerteten Spannungen von der Elementgröße. Abbildung 1 zeigt die Verteilung der Normalspannung quer zur Naht für einen Überlappstoß mit vier unterschiedlichen Elementgrößen. Man erkennt, dass einerseits die Maximalspannung von der Elementgröße abhängt und anderseits ab einem relativ geringen Abstand die Spannungen nahezu identisch sind.


    Abb. 1     

    Mit Hilfe der automatischen Spannungskorrektur von WELD kann der Anwender unabhängig von der Elementgröße den Bewertungsabstand D von der Naht vorgeben, wo die Spannungen ermittelt werden. Standardmäßig wird die minimale Blechdicke am Stoß verwendet, d.h. der Bewertungspunkt ist in der Nähe des Nahtüberganges.
    Zuerst wird nach einem angrenzenden Element des aktuellen Schweißnahtelementes gesucht. Wenn der Zentrumspunkt des angrenzenden Elementes in größerem Abstand liegt als der Beurteilungspunkt, dann werden die Spannungen des Schweißnahtelements und des angrenzenden Elements interpoliert.
         


         

    Wenn der Zentrumspunkt des angrenzenden Elementes in kleinerem Abstand liegt als der Beurteilungspunkt, dann wird ein Suchalgorithmus gestartet, der entlang einer Interpolationsebene senkrecht zur Schweißnaht jenes Element sucht, dessen Elementzentrum mehr als der Bewertungsabstand von der Naht entfernt ist, und den kleinsten Abstand von der Interpolationsebene hat. Anschließend werden alle Elemente, die am Knoten mit dem kleinsten Abstand vom Bewertungspunkt hängen, verwendet, um eine gewichtete Mittelung der Spannungskomponenten durchzuführen:
            


        

    Spannungskomponenten für die Bewertung des aktuellen Schweißnahtelements (Quer-, Längs- und Schubkomponente
       
    Spannungskomponenten (Quer-, Längs- und Schubkomponenten bezogen auf das lokale Schweißnahtkoordinatensystem) der i Elemente am Beurteilungspunkt
      
    Abstand des Elementzentrums des Elementes i vom Beurteilungspunkt
       
    Anzahl der für die Bewertung des aktuellen Schweißnahtelementes verwendeten Elemente am Beurteilungspunkt

    Für Schweißnahtenden wird ein analoges Verfahren auch in Schweißnahtlängsrichtung angewendet.

  • Was ist bei der Erweiterung der WELD Datenbank zu beachten?
  • Dadurch, dass FEMFAT WELD mittels einer Datenbasis im ASCII Format die Schweißbewertung durchführt, hat der Anwender auch die Möglichkeit, diese an seine Bedürfnisse anzupassen bzw. falls eine spezielle Nahtform nicht unterstützt wird, zu erweitern.

    In der Datenbasis sind Kerbfaktoren, Schweißnahtwöhlerlinien, Schweißnaht-Haigh-Diagramme, usw. abgelegt. FEMFAT unterscheidet bei der Berechnung zwischen der Schalen-Membra nund Biegespannung. Deshalb ist es notwendig, Kerbfaktoren für beide Belastungsarten bei einer Erweiterung der Datenbank einzutragen.

    Die Kerbfaktoren werden üblicher Weise mit einem Radaj Modell (1 mm Ausrundungsradius für Wurzel/Übergang und 10 mm Blechdicke), welches mit verschiedenen Membran- und Biegelastfällen belastet wird, berechnet. Die daraus gewonnenen Faktoren gelten für die Bewertung quer zur Schweißnahtrichtung. Bei der Auswertung der Radaj Modelle ist zu beachten, dass die Spannungskomponente in Belastungsrichtung herangezogen wird (Kerbfaktor=Kerbspannung/Nennspannung).
       


       

    Für das Schweißnahtende kann man die Faktoren von einem ähnlichen Stoß übernehmen, oder mittels 3D-Modell (analoger Aufbau wie Radaj Modell) ermitteln. Nach dem Eintragen der ausgewerteten Kerbfaktoren muss man bei Stoßtypen mit Nachbarelementen (z.B. T-Stoß) die Ersatzelemente-Liste entsprechend erweitern, siehe folgendes Beispiel: 

    $ Ersatzelementzuordnung

    $ ------------------------------

    $ T-Stoß, Einseitige Kehlnaht mit Wurzelunterschnitt

    $ ---------------------------------------------------------------

    R 201 202

    R 202 201

    R 203 204

    R 205 206

    R 206 205

    Falls man neben der Standard-FEMFAT-Methode auch die knotenkraftbasierte SSZ/MSZ Methode verwenden möchte, sollte man die neuen MAT-Labels gleichfalls in der SSZ-Parameterliste eintragen.

    Damit neu definierte Schweißnähte auch im VISUALIZER zur Verfügung stehen, müssen die SID Labels angepasst werden. Hierbei ist darauf zu achten, die vordefinierten SID Bereiche zu verwenden (siehe Handbuch FEMFAT weld).

    Nun muss noch das kleine Detailmodell, welches im VISUALIZER zur Kontrolle angezeigt wird, in der Datenbank als Polygonzug eingetragen und das Bild im *.gif Format abgelegt werden. Dieses Bild muss dem "weld_ images" Verzeichnis hinzugefügt werden, welches sich im Verzeichnis der WELD-Datenbank befindet.   


          

  • Nach welchen Normen können Schweißnähte mit FEMFAT weld bewertet werden?
  • Im Auslieferungsumfang enthalten sind neben dem ECS Standard (Kerbspannungsmethode) die Weld Schweißnahtdatenbanken nach BS7608, DVS952 sowie Eurocode 3 & 9.

    Daneben gibt es aber auf Anfrage noch weitere Datenbanken zur normkonformen Schweißnahtbewertung nach
    • DVS1608 & DVS1612,
    • IIW,
    • FKM (nenn– oder kerbspannungsbasiert).

    Bitte beachten Sie dabei, dass die angebotenen Datenbanken eine Auswahl von Kerbfallklassen bzw. Stößen enthalten.

    Sollte die gewünschte FAT-Klasse fehlen, so unterstützen wir Sie gerne bei der Erweiterung der WELD Datenbank.

    Da sich die Wöhlerlinien der Normen auf Nennspannungen beziehen, FEMFAT aber Strukturspannungen verarbeitet, liegen die Ergebnisse in vielen Fällen auf der konservativen Seite.

  • Sind Einstellungen für Grid Point Forces Import notwendig?
  • Falls man für eine FEMFAT spot (JSAE-Methode) bzw. FEMFAT weld (SSZ/MSZ-Methode) Analyse die Knotenkräfte einlesen möchte, muss zuvor der entsprechende Schalter (siehe Bild) aktiviert werden. Diese Option beugt übermäßigen Speicher verbrauch vor. Hinweis: Zur Zeit können aus NASTRAN op2 und MEDINA bof Knotenkräfte gelesen werden
        

    GUI für die Knotenkräfte in BASIC

     

    GUI für die Knotenkräfte in MAX      
        

  • Warum wird bei der Ergebnisdarstellung für Schweißnahtknoten im VISUALIZER bei einzelnen Ergebnispositionen „Not Analysed“ angezeigt?
  • Für die Ausgabe und Darstellung von Ergebnissen an Schweißnahtknoten stehen im VISUALIZER drei Auswertepositionen zur Verfügung:

     

    Darstellung des Ergebnisses der Berechnung als Mittel- oder Endknoten,

    Darstellung der Ergebnisse an der Schweißnahtwurzel oder am Nahtübergang,

    Darstellung der Ergebnisse der einzelnen Spannungskomponenten(Normalspannungen längs oder quer zur Naht, Schubspannung, Vergleichsspannung).

    Grundsätzlich werden zunächst beim Aufrufen der Ergebnisse jeweils die kritischen Werte für jede der drei Kategorien angezeigt. Die benutzerdefinierte Auswahl der Auswertepositionen kann über ein Drop-Down-Menü vorgenommen werden.

    Dabei ist allerdings zu beachten, dass an einem Schweißnahtknoten nicht für alle beteiligten Bleche/Elemente alle Ergebnisse für Wurzel & Übergang vorliegen. Berechnet werden nur jene Übergänge und Wurzeln, für die in der WELD-Datenbank auch Kerbfaktoren definiert wurden. Es werden dann die Werte des kritischsten Elements entsprechend der Einstellungen dargestellt.

     

    Dies bedeutet nun z.B., dass wenn das kritische Element gar keinen Übergang hat (weil es auf der nahtabgewandten Seite liegt wie ein Element vom Typ 202, Abb. unten), dann ist der Wert auch nicht verfügbar. Im VISUALIZER wird bei Auswahl von „Toe“ für Übergang an diesem Knoten „Not Analysed“ ausgewiesen, s. das Beispiel eines T-Stoßes: