Einfluss der Schweißfolge auf Eigenspannungen und auf die Tragfähigkeit von T-Knoten aus Hohlprofilen

From modelling point of view, it will be very useful if the parameters of interest which contribute to the residual stresses and distortions in various types of welded joint and structure application can be simulated numerically so that welding performance with respect to the various aspects could be assessed and evaluated in an efficient manner. The present study focuses on numerical simulation of welding sequence effects on temperature distribution, residual stresses and distortions and load bearing capacity of a T-joint made by square hollow sections. The aim of this work is to investigate the influence of various welding sequence patterns and welding imperfections on the load bearing capacity of a S355 steel square hollow section (SHS) T-Joint. Two different FE-based programs are used to simulate the welding process: the ABAQUS Welding Interface (AWI) and SYSWELD v2014. The type of welding process used is metal active gas (MAG) welding. A fillet weld with a throat thickness of 5mm is performed. Temperature distribution has been measured at different distance with respect to the weld bead for better validation of results from the simulation. Due to the geometrical characteristics of this type of joint, a compressive test is performed. A displacement with a magnitude of -110 mm is applied on the upper surface of the vertical member (brace). The displacement of several points while the loading process has been measured by inductive displacement transducers. Total number of six specimens were tested. Three joints were welded the same for checking the test set-up (statically checks). The ratio of the width of the branch member to the chord member β=0.5 was kept the same for all specimens. So, the influence of welding schemes could be investigated clearer. The failure and the joint behaviour under loading condition are analysed. For better evaluation of results apart from the main cases, two extra numerical simulations are performed which help making a sufficient conclusion. The results for stresses in the x, y and z directions, after and before loading, are plotted and discussed. Furthermore it has been clearly explained if lower magnitude of residual stresses could lead to a positive gain in strength or not. The differences and influencing parameters on the load bearing capacity are identified. Additionally, some recommendations for AWI users are given. Stress concentration and how the number of start and end points could influence the overall behaviour of the joints are recognized.Von der Modellierung her ist es nötig, die beitragenden Parameter der verbleibenden Spannungen und Verzerrungen in verschiedenen Schweißverbindungen und deren Strukturen so numerisch zu simulieren, dass die Schweißleistung in einer effizenten Vorgehensweise bewertet wird. Die vorgelegte Studie konzentriert sich auf die numerischen Folgen des Schweißens infolge Temperaturverteilung, Eigenspannungen, Verzüge und Tragfähigkeit an T-Knoten, die aus quadratischen Hohlprofilen bestehen. Ziel dieser Arbeit ist, die Konsequenzen verschiedener Schweiß-Verfahrensmuster auf Tragfähigkeit von Hohlprofilen (SHS) an T-Knoten aus S355 zu untersuchen. Die Schweißsimulation erfolgte mit zwei Programmen: the ABAQUS Welding Interface (AWI) und SYSWELD v2014. Als Schweißtechnik wurde das metal active gas (MAG-Verfahren) verwendet, wobei die Kehlnahtdicke 5mm beträgt. Für eine bessere Validierung der Ergebnisse wurde die Temperaturverteilung in unterschiedlichen Abständen, vom der Schmelzbad, gemessen. Aufgrund der geometrischen Abmessungen dieses Knotens wurde zuletzt ein Druckversuch durchgeführt. Auf den vertikalen Stab (Pfosten) wurde eine Imperfektionen (Verzug) von -110mm aufgebracht. Die Verformung während dem Belastungsprozess wurde dabei von Wegaufnehmer gemessen. Es wurden insgesamt sechs Knoten getestet. Drei Knoten wurden in gleicher Weise geschweißt, um den Aufbau zu überprüfen (statische Prüfung). Das Verhältnis der Dicken von Strebe und Gurt wurden für alle Knoten mit β=0.5 angenommen. Auf diese Weise konnte der Einfluss des Schweißens klarer untersucht werden. Unter der Belastung wurde das Knotenverhalten analysiert. Für eine bessere Bewertung der Ergebnisse wurden zwei Extrasimulationen durchgeführt, um eine effektivere Zusammenfassung zu gewährleisten. Die Ergebnisse für die Spannungen in X, Y und Z Richtungen wurden, vor und nach dem Druckversuch, analysiert und verglichen. Außerdem wurde unteruscht, ob sich geringere Eigenspannungen positiv auf die Tragfähigkeit [Widerstand] des Knotens auswirken. Zudem wurden die unterschiedlichen Parameter, welche Auswirkungen auf die Tragfähigkeiten haben, gekennzeichnet. Zusätzlich wurden Vorschläge für AWI-Nutzer gemacht. Zum Schluss wurde angegeben, inwieweit die Spannungskonzentration und die Anzahl der Anfangs- und Endpunkte das allgemeine Verhalten der Knoten beeinflussen