Modellierung und Simulation des Elektronenstrahl-Schweißprozesses unter Berücksichtigung der Elektronenreflexion und der Elektronenstreuung:
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Format: | Buch |
Sprache: | German |
Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2000
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Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
Schriftenreihe: | Aachener Berichte Fügetechnik
2000,2 |
Schlagworte: | |
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Beschreibung: | Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 1999 |
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INHALTSVERZEICHNIS
TABLE
OF
CONTENTS
INHALTSVERZEICHNIS
I
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
V
TABELLENVERZEICHNIS
IX
ABKUERZUNGEN
UND
FORMELZEICHEN
XI
ABSTRACT
XVI
1
EINLEITUNG
1
1.1
DIE
BEDEUTUNG
DER
MODELLIERUNG
FUER
DAS
ELEKTRONENSTRAHLSCHWEISSEN
.
1
1.2
ZIELSETZUNG
UND
VORGEHENSWEISE
.
2
2
ANSAETZE
ZUR
VORHERSAGE
VON
SCHWEIFIERGEBNISSEN
S
2.1
BILANZHUELLEN
FUER
DAS
ENERGIEGLEICHGEWICHT
.
6
2.2
WAERMEQUELLEN
FUER
DAS
TEMPERATURFELD
.
8
2.2.1
DIE
PUNKTWAERMEQUELLE
.
8
2.2.2
DIE
LINIENWAERMEQUELLE
.
10
2.2.3
DIE
DREIDIMENSIONALE
ZYLINDERWAERMEQUELLE
.
12
2.3
MECHANISMEN
FUER
DIE
ENERGIEEINKOPPLUNG
.
14
2.4
ANNAHMEN
FUER
DIE
BERECHNUNG
DER
KAPILLARE
.
16
2.4.1
BENUTZUNG
DER
CLAUSIUS-CLAPEYRONSCHEN
GLEICHUNG
ZUR
KAPILLARBERECHNUNG
.
.
16
2.4.2
BERECHNUNG
DER
KAPILLARE
OHNE
ANNAHME
EINES
GESAETTIGTEN
DAMPFES
.
17
3
BESCHREIBUNG
DES
ENTWICKELTEN
MODELLS
21
3.1
PROZESSUEBERSICHT
.
21
3.2
VERTEILUNG
DER
ELEKTRONEN
.
21
3.2.1
GEOMETRISCHE
KENNGROESSEN
DES
ELEKTRONENSTRAHLS
.
23
3.2.2
THEORETISCHE
BETRACHTUNGEN
ZUR
KONVERGENZWINKELVERTEILUNG
.
25
3.2.3
EINFLUSS
DER
STANDARDABWEICHUNG
A
.
26
3.2.4
KONVERGENZWINKELVERTEILUNG
.
26
3.3
STREUUNG
DER
ELEKTRONEN
UEBER
DEM
WERKSTUECK
.
28
3.3.1
DIE
STRUKTUR
DER
AUS
DER
KAPILLARE
AUSTRETENDEN
DAMPFWOLKE
.
28
3.3.2
STREUUNG
EINES
GAUSSVERTEILTEN
ELEKTRONENSTRAHLS
OBERHALB
DER
KAPILLARE
AN
EINEM
DER
DIFFUSION
UNTERLIEGENDEN
DAMPF
.
32
II
INHALTSVERZEICHNIS
3.3.3
STREUUNG
EINES
GAUFIVERTEILTEN
ELEKTRONENSTRAHLS
OBERHALB
DER
KAPILLARE
AN
EINEM
FREI
EXPANDIERENDEN
DAMPF
.
33
3.4
STREUUNG
DER
ELEKTRONEN
IN
DER
KAPILLARE
.
34
3.4.1
BESCHREIBUNG
DER
GASDYNAMISCHEN
VORGAENGE
.
34
3.4.2
STREUUNG
DER
ELEKTRONEN
AM
DAMPFSTROM
.
38
3.5
EINKOPPLUNG
DER
ENERGIE
.
41
3.5.1
UEBERLEGUNGEN
ZUR
ENERGIEEINKOPPLUNG
.
41
3.5.2
BERECHNUNG
DER
ELEKTRONENABSORPTION
UND
-REFLEXION
MIT
HILFE
EINER
MONTE
CARLO-SIMULATION
.
44
3.6
BERECHNUNG
DER
TEMPERATURVERTEILUNG
.
49
3.7
BERECHNUNGSMETHODEN
.
56
3.7.1
ALGORITHMUS
ZUR
KAPILLAR
UND
SCHMELZBADBERECHNUNG
.
56
3.7.2
BERUECKSICHTIGUNG
DER
REALEN
DICHTE
DES
ELEKTRONENSTRAHLS
.
58
3.7.3
BERUECKSICHTIGUNG
DER
WERKSTUECKGEOMETRIE
.
59
4
PRAKTISCHE
UMSETZUNG
MIT
HILFE
VON
EBSIM
61
4.1
ENTWICKLUNG
DER
SIMULATIONSSOFTWARE
EBSIM
.
61
4.2
DIE
BENUTZERSCHNITTSTELLE
IN
EBSIM
.
61
4.2.1
AUFBAU
DER
SCHNITTSTELLE
.
61
4.2.2
EINGABEDATEN
.
61
4.2.3
AUSGABEDATEN
.
66
4.2.4
BEEINFLUSSUNG
DER
RECHENGENAUIGKEIT
UND
-ZEIT
.
67
S
EXPERIMENTELLE
UNTERSUCHUNGEN
69
5.1
VERSUCHSBESCHREIBUNG
.
69
5.1.1
VERSUCHSWERKSTOFFE
.
69
5.2
AUSWERTUNG
DER
VERSUCHE
.
70
6
MECHANISCH-TECHNOLOGISCHE
KENNWERTE
75
6.1
STRUKTUR
UND
GEFUEGEAENDERUNGEN
IN
DER
WAERMEEINFLUFIZONE
.
76
6.2
WERKZEUGE
FUER
DIE
MODELLIERUNG
DES
GEFUEGES
.
80
6.3
VORHERSAGE
MECHANISCH-TECHNOLOGISCHER
KENNWERTE
IN
DER
WEZ
.
81
6.3.1
MODELLE
MIT
REGRESSIONSGLEICHUNG
.
81
6.3.2
THERMODYNAMISCHE
UND
KINETISCHE
MODELLE
.
82
6.3.3
MODELLE,
DIE
KONTINUIERLICHE
SCHWEISS-ZTU-SCHAUBILDER
VERWENDEN
.
84
6.4
BESTIMMUNG
DER
KENNWERTE
MIT
HILFE
KONTINUIERLICHER
SCHWEISS-ZTU-SCHAUBILDER
.
84
6.4.1
SCHNITTSTELLE
ZU
EINER
SOFTWARE,
DIE
KONTINUIERLICHE
SCHWEISS-ZTU-SCHAUBILDER
VERWENDET
.
89
7
DAS
INVERSE
PROBLEM
91
7.1
KLASSISCHE
METHODEN
DER
NICHTLINEAREN
OPTIMIERUNG
.
92
7.1.1
GRADIENTENVERFAHREN
.
92
7.1.2
STRAF
UND
BARRIEREVERFAHREN
.
93
7.1.3
LEVENBERG-MARQUARDT-VERFAHREN
.
95
7.2
METHODEN
DER
KUENSTLICHEN
INTELLIGENZ
.
95
7.2.1
EVOLUTIONSSTRATEGIEN
.
96
7.2.2
GENETISCHE
ALGORITHMEN
.
96
7.3
MOEGLICHKEITEN,
UM
NICHTLINEARE
OPTIMIERUNGSSTRATEGIEN
FUER
DAS
INVERSE
PROBLEM
ANZU
WENDEN
.
98
INHALTSVERZEICHNIS
III
8
ERGEBNISSE
UND
DISKUSSION
101
8.1
VERWENDETE
SIMULATIONSPARAMETER
.
101
8.2
SIMULATIONSERGEBNISSE
.
101
8.2.1
VARIATION
DER
WERKSTOFFE
.
101
8.2.2
VARIATION
DER
SCHWEISSPARAMETER
.
105
8.2.3
VARIATION
DER
WERKSTOFFPARAMETER
.
106
8.3
VERIFIKATION
DER
SIMULATIONSERGEBNISSE
.
108
8.3.1
VERGLEICH
DER
SIMULATIONSERGEBNISSE
MIT
EB2D
.
110
9
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
113 |
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