Reib-Rühr-Schweißen mit LS-DYNA Smooth Particle Hydrodynamics (SPH)

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Reib-Rühr-Schweißen mit LS-DYNA Hydrodynamik mit glatten Partikeln (SPH)

Reibrührschweißen (FSW)

• Das Rührreibschweißen (Friction Stir Welding, FSW) ist ein Festkörperverbindungsverfahren, das hochwertige Schweißnähte in Metallen, vor allem Aluminium und seinen Legierungen, erzeugt. Bei diesem Verfahren taucht ein rotierendes Werkzeug in die Fuge zwischen zwei Werkstücken ein.
• Das Werkzeug erzeugt Wärme und erweicht das Material, ohne es zu schmelzen. Während sich das Werkzeug dreht, wird das erweichte Material gerührt und vermischt, so dass eine feste Verbindung entsteht.
• FSW bietet Vorteile wie minimale Verformung und die Möglichkeit, unterschiedliche Materialien zu verbinden.
• Es wird in der Luft- und Raumfahrt- sowie in der Automobilindustrie eingesetzt, um starke und zuverlässige Komponenten herzustellen.

Abbildung 1: Reibschweißverfahren

LS-DYNA Hydrodynamik mit glatten Partikeln (SPH)

• Die SPH-Methode ist eine netzfreie numerische Lagrange-Methode, die zur Simulation verschiedener physikalischer Probleme aus der Strömungsdynamik sowie für strukturelle Probleme, die hohe Geschwindigkeiten und große Verformungen beinhalten, verwendet werden kann.
• Diese Methode diskretisiert den Kontinuumsbereich in Partikel, wobei jedes Partikel bestimmte Eigenschaften wie Masse, Geschwindigkeit und andere relevante Variablen besitzt.
• Wie die FEM-Methode löst auch die SPH-Methode die Erhaltungsgleichungen, um Geschwindigkeit, Druck und Energie zu bestimmen.
• Diese Partikel interagieren miteinander auf der Grundlage der Glättungsfunktion (SPH-Kernel-Funktion), die die Änderungsrate des Einflusses benachbarter Partikel aufeinander bestimmt.

• Nachfolgend finden Sie Animationen, die die Simulation des Rührreibschweißens unter Verwendung der Smooth Particle Hydrodynamics veranschaulichen:

Animation 1: Ergebnis des Reibrührschweißens

Animation 2: Ergebnis der Rührreibschweißungstemperatur nach Zeit

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