Diese Technische Spezifikation befasst sich mit der Vorgehensweise zur Durchführung, Validierung, Verifizierung und Dokumentation einer numerischen Schweißsimulation zur rechnerischen Abbildung des Schweißprozesses (CWM, en: computational welding mechanics). Hierzu bezieht sich diese Technische Spezifikation vorrangig auf die thermische und mechanische Finite-Elemente-Methode (FEM) (FEA, en: finite element analysis) beim Schmelzschweißen (siehe ISO/ TR 25901:2007, 2.165) von metallischen Bauteilen und Konstruktionen.
Die numerische Schweißsimulation zur CWM ist ein breites und wachsendes Einsatzgebiet der technischen Analyse.
Diese Technische Spezifikation behandelt folgende Aspekte und Ergebnisse der CWM, mit Ausnahme der Simulation des Verfahrens an sich:
— Wärmestrom während der Analyse einer oder mehrerer Lagen
— durch den Wärmestrom bedingte Wärmeausdehnung
— thermische Spannungen
— Entstehung unelastischer Dehnungen
— Auswirkung der Temperatur auf Werkstoffeigenschaften
— Vorhersage der Eigenspannungsverteilungen
— Vorhersage des Schweißverzuges.
Diese Technische Spezifikation bezieht sich auf folgende physikalische Effekte, die jedoch nicht ausführlich behandelt werden:
— Physik der Wärmequelle (z. B. Laser oder Lichtbogen)
— Physik des Schweißbads (und Keyhole für Hochleistungsstrahlschweißungen)
— Ausbildung und Retention von festen Phasen im Nichtgleichgewichtszustand
— Lösung und Ausscheidung von Sekundärphasenpartikeln
— Auswirkung des Mikrogefüges auf Werkstoffeigenschaften.
Diese Technische Spezifikation wurde nicht für die Anwendung in einer spezifischen Industriebranche erstellt. CWM kann bei der Gestaltung und Bewertung einer Vielzahl von Bauteilen nützlich sein. Es ist vorgesehen, dass dieses System es Industrieorganisationen oder Firmen ermöglicht, erforderliche Niveaus der CWM für spezifische Anwendungen festzulegen.
Diese Technische Spezifikation ist unabhängig von der Software und der Durchführung und somit nicht auf die FEM oder eine bestimmte Industriebranche beschränkt.
Sie schafft einheitliche Rahmenbedingungen für die wesentlichen Aspekte der üblicherweise angewendeten Methoden und die Zielsetzung der CWM (einschließlich Validierung und Verifizierung für die objektive Beurteilung von Simulationsergebnissen).
Außerdem bietet sie durch Darstellung und Beschreibung der für eine vollständige numerische Schweißsimulation mindestens erforderlichen Aspekte eine Einleitung in die rechnerische Abbildung des Schweißprozesses (CWM). (Die angegebenen Beispiele dienen dazu, die Anwendung dieser Technischen Spezifikation zu verdeutlichen diese Beispiele können für Personen, die ihre CWM-Kompetenz erweitern wollen, hilfreich sein.)
Abschnitt 4 dieser Technischen Spezifikation enthält nähere Angaben zur allgemein gültigen Simulations-struktur und zur entsprechenden Anwendung. Abschnitt 5 verweist auf entsprechende Teile dieser Technischen Spezifikation, in denen die Struktur für die jeweiligen Anwendungsfälle konkretisiert und Beispiele gegeben werden. Anhang A enthält eine Dokumentationsvorlage zur Förderung der Konsistenz der berichteten Simulationsergebnisse.