Allgemeines:
Kantenschweißverbinder simulieren wie sich eine Schweißnaht verhalten würde, wenn sie zwischen einer Fläche und einer Kante oder zwischen zwei Kanten angebracht würde.
Die Software erreicht dies durch verbundene Kontakte: Alle Knoten innerhalb der Projektion von Auswahl-Satz 1 auf Flächensatz 2 werden miteinander verbunden. Man kann zwischen vier Arten von Schweißnähten auswählen und dann die Flächen und Schnittkanten definieren an denen Simulation die Schweißnaht anbringen soll.
Simulation verwendet die Throat-Shear-Methode zur Bewertung von Kantenschweißnähten.
Anstatt sich ausschließlich auf Spannungen zu verlassen die in der Nähe von Schweißnähten in jeder FEM-Software unzuverlässig und schwierig zu ermitteln sein können berechnet das Programm Normal-, Biege- und Scherkräfte, wenn die Schweißnähte als Linien geschätzt werden. Anschließend kann SolidWorks eine geeignete Schweißnahtgröße für die erzielten Kräfte gemäß Industriestandards bestimmen.
In SolidWorks Simulation folgen die Kantenschweißnahtgrößen den Richtlinien der American Welding Society, Abschnitt D1.1. Ab SolidWorks Simulation 2011 kommt auch die Unterstützung des europäischen Standards (Eurocode 3: EN1993-1-8:2002) hinzu.
SolidWorks Simulation liefert Daten, die die minimal erforderliche Schweißnahtgröße und die aktuelle Schweißnahtgröße an allen Punkten der Naht vergleichen. Kantenschweißnaht-Ergebnisse werden für alle Netzknoten auf der schneidenden Kante des abgeschlossenen Teils berechnet. Die Ergebnisse werden in Bezug auf ein lokales Koordinatensystem berechnet, das an jedem Knoten eingerichtet wird, wie in der Abbildung gezeigt.
Basierend auf diesen Ergebnissen sollten man darauf achten, dass die Schweißnaht mindestens so dick ist wie die größte erforderliche Dicke. Dadurch wird sichergestellt, dass die gesamte Schweißnaht strukturell einwandfrei ist.
Weiterführende Informationen betreffend der zugrundeliegenden Berechnungen:
Konstruktionswiderstand einer Kehlnaht (Europäische Norm)
https://help.solidworks.com/2023/german/Solidworks/cworks/c_Design_Resistance_Fillet_Weld.htm
Exzentrische Biegemoment-Berechnung für einseitige Schweißnähte
https://help.solidworks.com/2023/german/Solidworks/cworks/c_Eccentric_Bending_Moment_SS_Welds.htm
FAQ zu Schweißnahtdefinitionen
F:
Ist es möglich ein Schweißnaht-Verbindungsglied zwischen sich nicht berührenden Flächen (Schweißabstand - physische Spalte) zu definieren?
A:
Prinzipiell ja, es sollten jedoch folgende Empfehlungen beachtet werden:
Die Größe der Lücke sollte im Verhältnis zu den Maßen der Flächen klein sein. Die Elementgröße in der Umgebung der Lücke wirkt sich möglicherweise auch auf die Verbindung aus. Man sollte es vermeiden künstlich größere Elemente zu verwenden die notwendig wären damit das Schweißnaht-Verbindungsglied funktioniert. Die Auswirkung der Elementgröße auf die Ergebnisgenauigkeit sollte berücksichtigt und Netzkonvergenzstudien sollten durchgeführt werden. Eine bewährte Methode besteht darin, das geschlossene Teil zu trimmen/verlängern und (falls erforderlich) Trennlinien zu verwenden um eine kompatible Bindung zu gewährleisten.
F:
Bei der Auswahl einer doppelseitigen Schweißnaht in einem Blechteil kann nur eine Seite ausgewählt werden. Es gibt keine Option, um die zweite Seite auszuwählen. Warum?
A:
Schweißnahtergebnisse werden für alle Netzknoten auf der sich schneidenden Kante des Endteils berechnet. Die Anzeige der Schweißnaht dient eher für die Visualisierung. Intern finden die Berechnungen an der Kante der Mittelflächen statt.
F:
Was teilt die Schweißnahtüberprüfungsdarstellung mir mit?
A:
Man kann der Schweißnahtüberprüfungsdarstellung entnehmen, ob die von Ihnen definierten Schweißnähte die Last auf Grundlage der definierten Größe tragen können. Die berechnete Schweißnahtgröße ist die Größe, die benötigt wird um sicherzustellen dass die Schweißnaht hält. Die geschätzte Schweißnahtgröße ist die Größe, die während der Kantenschweißnahtdefinition eingeben wird, wenn die berechnete Größe größer ist als die geschätzte wird die Schweißnaht rot markiert und mit "Beachtung erforderlich" angezeigt. Für eine ausführliche Erklärung, wie die Größe berechnet wird, stehen die Hilfsthemen zu "Schweißnahtgrößenberechnungen" und "Kantenschweißnahtdefinitionen" zur Verfügung.
F:
Ist es möglich Lebensdauer von Schweißnahtverbindungen in SolidWorks Simulation zu modellieren?
A:
Die Lebensdauer von Schweißnahtverbindungen kann in SolidWorks Simulation mit der folgenden Begrenzung und Bedingung berechnet werden. Die Schweißnaht muss mit einer angenäherten Verrundung in der Referenzstudie der Ermüdungsanalyse modelliert werden, um die besten Ergebnisse zu erhalten. Eine Mindestnetzgröße von zwei Layers/Schichten von Elementen der zweiten Ordnung (hohe Qualität) über den Querschnitt eines Volumenkörpers sollte angewendet werden. Die komplexe Vorspannungsentwicklung der Schweißnaht aufgrund des Schweißvorgangs selbst (Thermalspannungen) kann nicht berücksichtigt werden. Es wird angenommen, dass diese Spannungen von einer vorherigen Thermalbehandlung abgebaut werden (keine Vorspannung). Siehe S-052414 für einen ausführlicheren technischen Überblick über die verfügbaren Verfahren.
F:
Warum wird der Fehler "Ungültige Kante für Kantenschweißnaht ausgewählt. Wählen Sie eine andere Schnittkante am Flächensatz1 aus" angezeigt - wenn eine Kantenschweißnaht dort definiert wird wo die Kantenprojektion einer Fläche außerhalb der anderen Fläche liegt?
A:
Man muss sicherstellen, dass die Kantenauswahl tatsächlich nur die sich schneidende Kante ist. Wenn die auf dem Schlussteil ausgewählte Kante länger ist als die Abmessung der Fläche auf die sie projiziert wird, kann dieser Fehler auftreten.
In diesem Fall erstellt man am besten eine Trennlinie auf Flächensatz 1 (der Fläche des Schlussteils) zu erzeugen damit die gesamte Kante innerhalb der Projektion auf Flächensatz 2 liegt. Auf diese Weise wird die tatsächliche Schnittkante definiert.
Anbei zwei Screenshots, die ein Beispiel für das ursprüngliche (falsche) Modell und ein korrigiertes mit einer Trennlinie zeigen, wobei das Schweißnaht-Verbindungsglied wie gewünscht definiert wurde.
Original - Fehler 
Modifiziert - Trennlinie - OK
F:
Kann das Schweißnahtverbindungsglied zum Verbinden von parallelen Blechen verwendet werden?
A:
Ist möglich - In diesem Fall als Schweißnahtart Fugennaht (einseitig oder doppelseitig) auswählen. Die Verbindung wird nicht hergestellt wenn Kehlnaht (einseitig oder doppelseitig) ausgewählt ist.
F:
Kann ich eine Kantenschweißnaht bei einem gemischten Netzmodell verwenden?
A:
Die Verwendung von Kantenschweißnähte ist möglich mit einem gemischten Netz (Schale/Volumen). Man muss die Schale jedoch im ersten Auswahlsatz auswählen. Dies liegt daran, dass bei der Schale 6 Freiheitsgrade verfügbar sind und die erste Auswahl die Anzahl der Freiheitsgrade aufnimmt, die im Verbinder verwendet werden sollen.
F:
Ist der Kantenschweißverbindungsglied auch für die Verwendung mit nicht normal zueinander verlaufenden Flächen vorgesehen?
A:
Die Berechnungsmethode für das Schweißnahtverbindungsglied basierte auf Gleichungen und Standards die davon ausgehen dass die Flächen im 90-Grad-Winkel zueinander stehen. Wenn der Winkel nicht 90 Grad beträgt sind die Ergebnisse daher möglicherweise nicht genau.
F:
Warum ist die Scheroberflächen-Normalkraft in Listenschweißergebnissen immer Null?
A:
Vermutlich wurde die Schalenformulierung „Dünn“ verwendet wird. In diesem Fall wird für die Schalen keine Schubverformung berechnet und sie zeigt wie erwartet Null an.
Die Berechnung mit dicker Schale berücksichtigt Scherterme, die die Formulierung mit dünner Schale vernachlässigt.
Als Richtlinie verwendet man dicke Schalen, wenn das Verhältnis von Dicke zu Breite größer als 5 % ist. Um den Unterschied zwischen dicker und dünner Schalenformulierung zu betrachten, anbei ein Kragträger der als Schale modelliert werden kann:
Die tatsächliche Verformung des Teils ist eine Kombination aus zwei Arten: einer Scherverformung und einer Biegeverformung:
Je nach Verhältnis Dicke/Breite kann die Schubverformung im Vergleich zur Biegeverformung vernachlässigbar werden. Dies ist der Fall, wenn das Verhältnis kleiner als 0,05 (also 5 %) ist. Das bedeutet, dass die Breite 20-mal größer ist als die Dicke. Daher ist das Teil relativ dünn. Für solche Fälle wurde eine Schalenformulierung entwickelt, die die Schubverformung nicht berücksichtigt (um Rechenzeit und Aufwand zu sparen): die DÜNNE SCHALENFORMULIERUNG. Für alle anderen Fälle, also wenn die Schubverformung im Vergleich zur Biegeverformung nicht vernachlässigbar ist (was bei dickeren Schalen der Fall ist) muss eine Formulierung verwendet werden die die Schubverformung berücksichtigt. Es wird die DICKE-SCHALEN-FORMULIERUNG genannt.