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Simulazione delle saldature

Matteo

Moderatore CAE/FEM/CFD
Staff Forum
Professione: Ingegnere meccanico
Software: Creo, ProEngineer, Creo Simulate, ProMechanica, SolidWorks, SolidEdge, SpaceClaim, OpenFOAM
Regione: Pianeta Terra
#1
In generale , quando trovo delle saldature in un modello, ricorro a diversi schemi di semplificazione (eliminazione dei cianfrini per ricondurmi alla geometria nominale, definizione di vari tipi di link, utility varie per esempio con proM, coefficienti di sicurezza maggiorati).

Mi chiedo però cosa dovrei fare nel caso in cui l'oggetto dello studio fosse proprio la saldatura in una analisi di dettaglio.

Cosa fareste? Io pensavo di modellare la saldatura in assieme (in modo abbastanza dettagliato) e attribuire un materiale che tenga conto delle eventuali alterazioni termiche del materiale. Cosa ne dite?
 

MacGG

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Regione: Friuli
#2
Matteo,

in generale, nelle analisi statiche, partendo dal presupposto che l'analisi è fatta a regola d'arte, si prende in considerazione solo i componenti collegati e li si considera perfettamente uniti, possibilmente comunque mantenedo i nodi in corrispondenza della saldatura per quindi eventualmente verificare i carichi scambiati e quindi verificare la saldatura (a posteriori).

Se devi studiare in dettaglio la saldatura, allora consideri le effettive forme dei componenti (con cianfrinate, etc), in corrispondenza della zona da saldare, il modello in genere deve essere 3D, modelli anche il volume della saldatura.

Per quanto riguarda la simulazione, si deve fare una analisi termo-strutturale accoppiata (non in sequenza), andando anche a considerare nel tempo l'apporto del materiale di saldatura e quindi studiare contemporaneamente l'effetto termico e strutturale, tenedo anche conto che se saldi acciaio, hai un passaggio martensitivo-austenitico che induce un cambiamento di densità e quindi di volume.

Queste cose si fanno, portano ad ottimi risultati, il problema di solito è la caratterizzazione dei materiali che devono essere caraterizzati sia strutturalmente che termicamente a diverse ALTE temperature (oltre a considerarli non lineari).

Vari esempi sono:
http://www.mscsoftware.com/events/vpd2007/emea/presentations/Session-3C-VolvoAero-Kvist.pdf
http://www.mscsoftware.com/events/aero2002/partner/presentations/p06002.ppt
http://www.mscsoftware.com/events/aero2002/partner/pdf/p06001.pdf

Ciao

MacGG
 

Vmax

Utente Standard
Professione: Analista - emigrante
Software: StarCCM+, Fluent, CFX, FlowSimulation, Ansys, Matlab...
Regione: UK-Lombardia
#3
La descrizione e i metodi proposti da MacGG sono estremamente raffinati e presuppongono, oltre che una competenza non indifferente sulla tematica e su strumenti software di altissimo livello, anche una disponibilità e una qualità di dati sul comportamento termofisico dei materiali che personalmente invidio.

Io nel mio piccolo, se proprio non posso fare a meno di considerare la giunzione saldata nel mio modello, approccio il problema in maniera molto più semplificata, modellando le saldature con elementi beam o rigidi, shell o solidi, a seconda della morfologia della saldatura. Correggo poi i risultati che mi interessano per tenere in conto la degradazione termica del materiale sottostante.

Ciao,
 

MacGG

Utente Standard
Professione: Ing.
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Regione: Friuli
#4
Vmax,

sono perfettamente d'accordo con te e specialmente nella tua frase:

se proprio non posso fare a meno di considerare la giunzione saldata nel mio modello

Sul fatto di mettere degli elementi equivalenti quali beam, shell, rigidi, solidi, materiale, etc. comporta comunque una conoscenza degli strumenti e del comportamento delle saldature stesse non indifferente od almeno aver verificato sperimentalmente cosa si stà facendo.

Io personalmente preferisco non modellarla, guardare bene i risultati (non un semplice VonMises!!!) e se proprio la saldatura è critica e non si può far diversamente, affrontarla dettagliatamente come descritto.
Altri metodi comunque richiedono conoscenza dei software e conoscenza sulle saldature stesse (spesso è più difficile semplificare che fare).

Personalmente ho sempre trovato la strada per identificare le situazioni critiche ed evitarle senza costi, l'approccio dettagliato serve per verificare cosa accade internamente alla saldatura e migliorare il processo di saldatura stesso (ad esempio la sequenza di saldatura su telai, al fine di minimizzare le tensioni interne) o per capire i limiti delle normative di calcolo sulle saldature ed intentificare i giusti fattori di sicurezza (di stupidità) da adottare.

Ciao

MacGG
 

Matteo

Moderatore CAE/FEM/CFD
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Professione: Ingegnere meccanico
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Regione: Pianeta Terra
#5
Grazie per i vostri pareri.

Per la cronaca, mi sono organizzato in quetso modo: ho medellato tutte le saldature significative come parte riferita in assieme (uso ProE) nel quale tutte le piastre saldate erano opportunamente cianfrinate. A questo punto ho applicato un materiale specifico (variando il modulo di young del material "aggiunto" in base a dati sperimentali). Resta il fatto di non aver "simulato" eventuali variazioni delle proprietà meccaniche nel materiale a ridosso della saldatura, ma tenendo conto che comunque non avrei dati precisi sul materiale, ritengo la cosa accettabile (ho applicato comunque un ulteriore coefficiente di sicurezza di 1.5 nella zona della saldatura: sempre meglio del classico x2 o x3 che il Belluzzi suggerisce e che usavo quando modellavo solo le quote nominali, senza saldatura). Software utilizzato: ProM per l'analisi/otimizzazione della macchina in generale, NEiNastran per i dettagli.
 
Professione: ingegnerizzatore prodotto-automotive (dream cars)
Software: SW 2009 - Pro/E WF4 - Catia V5 R20 - Matlab - Ansys - TC7 - VPM
Regione: Veneto - Austin (TX)
#6
Grazie per i vostri pareri.

Per la cronaca, mi sono organizzato in quetso modo: ho medellato tutte le saldature significative come parte riferita in assieme (uso ProE) nel quale tutte le piastre saldate erano opportunamente cianfrinate. A questo punto ho applicato un materiale specifico (variando il modulo di young del material "aggiunto" in base a dati sperimentali). Resta il fatto di non aver "simulato" eventuali variazioni delle proprietà meccaniche nel materiale a ridosso della saldatura, ma tenendo conto che comunque non avrei dati precisi sul materiale, ritengo la cosa accettabile (ho applicato comunque un ulteriore coefficiente di sicurezza di 1.5 nella zona della saldatura: sempre meglio del classico x2 o x3 che il Belluzzi suggerisce e che usavo quando modellavo solo le quote nominali, senza saldatura). Software utilizzato: ProM per l'analisi/otimizzazione della macchina in generale, NEiNastran per i dettagli.
Puoi postare qualche immagine o è top-secret:cool:
ciao Matteo:smile:
 

Matteo

Moderatore CAE/FEM/CFD
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Regione: Pianeta Terra
#7
Per il momento è top secret... ma se ho tempo faccio un modellino ridotto della zona interessata ;)
 

Whooring

Utente Standard
Professione: Ingegnere ..... forse
Software: SW2009 - Autocad 2007 - BM impianti - Straus7
Regione: Veneto
#9
non male, ma altamente fuori dalla mia portata sia come software (non tutti sono adatti a atrattare gli effetti termici), conoscenza attuale del problema (dati sperimentali) e pe rprimo il tempo. Certo che se vi è richiesta la verifica della saldatura agli elementi finiti il progetto deve essere proprio interessante. Io mi limito a verificarle a mano :(
 

Matteo

Moderatore CAE/FEM/CFD
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Regione: Pianeta Terra
#10
non male, ma altamente fuori dalla mia portata sia come software (non tutti sono adatti a atrattare gli effetti termici), conoscenza attuale del problema (dati sperimentali) e pe rprimo il tempo. Certo che se vi è richiesta la verifica della saldatura agli elementi finiti il progetto deve essere proprio interessante. Io mi limito a verificarle a mano :(
Non è detto che sia un calcolo meno preciso :finger: