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FEMFAT焊缝建模指导方针_FKM德国标准

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摘要:

本文为 FEMFAT 5.0 依据德国 FKM 标准编制的焊缝疲劳建模指导文件,系统覆盖对接、T 型、十字、角接、搭接、空心截面及激光焊等全类型接头。文档按熔透状态、坡口形式、单面 / 双面、壳‑实体混合连接分类,给出对应 MAT 材料编号、等效映射规则与焊缝节点标记(C100 系列)。明确焊趾 / 焊根评估、SSZ 参数计算、缝隙与角度敏感性分析方法,支持钢与铝合金材料、常规电弧焊与激光焊建模。提供壳‑实体连接(RSSC/RBE3)规范,完全遵循 FKM 焊缝疲劳评定流程,为机械结构焊接接头有限元疲劳仿真提供统一建模标准。


TABLE OF CONTENTS

BUTT-WELD

I-Seam                                                                          (MAT 101, 103)       5

V-Seam (not welded on the opposite side )                 (MAT 105-108)        6

U-Seam                                                                            (MAT 109-112)        7

X-Seam                                                                         (MAT 113, 115)        8

Y-Seam (50% penetration)                                           (MAT 117-120)        9

Y-Seam (80% penetration)                                           (MAT 123-126)      10

V-Seam with backing strip                                           (MAT 127-130)      11

V-Seam with Fillet  Weld (Boss-Web connection)     (MAT 131-134)      12

V-Seam w/o Fillet  Weld (Boss-Web connection)      (MAT 135-138)       13 HV-Seam (solid and shell-elements)                            (MAT 121, 122)      14

Front-End-WELD

V-Seam                                                                            (MAT 171-174)       15

COMBINED JOINT

Butt Weld U-Seam with Web  (MAT 109-112, MAT 150, MAT151)         16

T-WELD

One-Side Fillet Weld with Keyhole Notch                 (MAT 201-206)       17

One-Side Fillet Weld without Under-Cut                  (MAT 441-446)       18

Double Fillet Weld                                                        (MAT 207-212)       19

HV-Seam                                                                        (MAT 213-218)      20

DHV-Seam                                                                     (MAT 219-224)      21

DHY-Seam                                                                     (MAT 225-230)       22

One-Side Fillet Weld  with Clearance                        (MAT 291-296)      23

HY-Seam (80% penetration)                                       (MAT 427-432)      24

One-Side Fillet Weld (shell- web, solid-belt)             (MAT 235, 236)      25

Double Fillet Weld (shell- web, solid-belt)                 (MAT 241, 242)      26

One-Side Fillet Weld (shell-belt, solid- web)             (MAT 251-254)       27

HY Seam + One-Sided Fillet Weld                              (MAT 255-260)      28

HY-Seam + One-Sided Fillet (reinforvement rib)    (MAT 493-498)       29 Flared Joint                                                                   (MAT 479-486)       30

T-WELD 45°

One-Side Fillet Weld inside                                         (MAT 243-248)      31

One-Side Fillet Weld outside                                       (MAT 261-266)      32

Double Fillet Weld                                                        (MAT 267-272)      33

One-Side Fillet S. inside (shell- web, solid-belt)        (MAT 249, 250)     34

One-Side Fillet S. outside (shell- web, solid-belt)      (MAT 275, 276)     35 Double Fillet Weld (shell- web, solid-belt)                 (MAT 281-282)      36 One-Side Fillet S. inside (shell-belt, solid- web)        (MAT 277-280)      37

One-Side Fillet S. outside (shell-belt, solid- web)      (MAT 283-286)      38

CROSS-WELD

Double Fillet Weld                                                        (MAT 301-308)       39

DVH-Seam                                                                     (MAT 309-316)      40

DHY-Seam                                                                      (MAT 317-324)      41

HV-Seam                                                                        (MAT 371-378)       42

Triple Seam (non-symmetrical)                                   (MAT 379-386)      43

LASER WELD (steel only)

Lap Joint, Non Galvanized, Discontinuous S.           (MAT 331-338)      44

Lap Joint,Galvanized, Discontinuous Seam              (MAT 341-348)      45

Lap Joint, Non Galvanized, Continuous Seam          (MAT 351-358)      46

Lap Joint, Galvanized, Continuous Seam                   (MAT 361-368)     47

CORNER-WELD

One-side Fillet Weld inside                                          (MAT 401-404)      48

Double Fillet Weld                                                        (MAT 405-408)      49

One-side Fillet Weld outside                                        (MAT 409-412)      50

HV–Seam inside                                                            (MAT 413-416)      51

HV–Seam outside                                                         (MAT 417-420)       52

HV–Seam outside (80% penetration)                         (MAT 423-426)      53

OVERLAPPED-WELD

Fillet Weld                                                                      (MAT 451-456)      54

Fillet Weld with distance                                              (MAT 487-492)      55

Double Fillet Weld                                                        (MAT 457-464)      56

Fillet Weld (shell-web, solid-belt)                                (MAT 465-466)      57

Fillet Weld (shell-belt, solid-web)                                (MAT 467-470)      58

Bthside Overlapped-Weld                                         (MAT 471-478)       59

JOINTS WITH HOLLOW SECTIONS

Butt Weld (aluminium)                                                (MAT 331-334)       60

Butt Weld HV-Seam (steel)                                          (MAT 433-436)      61

Butt Weld HY-S. (80% penetration, steel)                 (MAT 437-440)      62

Lap Joint                                                                        (MAT 335-340)      63

T-Joint                                                                             (MAT 341-346)      64

T-Joint (welded nut, completely welded)                    (MAT 347, 348)     65

T-Joint (welded nut, not completely welded)             (MAT 349, 350)      66

Single Sided Joints

Butt Joint HV-Seam                                                 (MAT 175-176)      67

Butt Joint HY-Seam 50% geschw.                          (MAT 177-178)      68

Butt Joint DHV-Seam                                              (MAT 179-180)      69

T-Joint, Web Plate, One Sided Fillet Weld            (MAT 181-182)      70

T-Joint, Web Plate, Double Sided Fillet Weld       (MAT 183-184)      71

T-Joint, Web Plate, HV-Seam                                  (MAT 185-186)      72

T-Joint, Web Plate, DHV-Seam                               (MAT 187-188)     73

T-Joint, Web Plate, HY-Seam, 80% Penetration  (MAT 189-190)      74 T-Joint, Web Plate, DHY-Seam                               (MAT 191-192)      75

T-Joint, Base Plate, One Sided Fillet Weld            (MAT 193-194)      76

T-Joint, Base Plate, HY-Seam, 80% Penetr.          (MAT 195-196)      77

Lap Joint, Cover Plate, Fillet Weld,                       (MAT 197-198)      78

Lap Joint, Base Plate, Fillet Weld,                         (MAT 199-200)      79

User Defined Extensions                                                                          80

Legend:

Gridpoints without special meaning...  

(Shell-) Elements without orientation by...     TOP

and without Material-ID MATxxx  are flexible in orientation.

Welding-Seam-Nodes, which have to be marked with Cxxx,                    to be recognized by  FEMFAT WELD look like...      

Possible Colours of Weld-Seam-Nodes :

C100 ... Welding seam

C101 ... End of welding seam not welded around

C102 ... End of welding seam is welded around

C103 ... Combined weld seam node

C104 ... Combined node =weldseam end not welded around

C105 ... Combined node =weldseam end is welded around        C106 ... Start of weld seam not welded around

C107 ... Start of weld seam welded around

C108 ... Combined node =weldseam start not welded around

C109 ... Combined node =weldseam start is welded around

…Identification of the joints supporting the weld sensitivity an alysis. With this feature, the influence of variation of the seam geometry parameters on  the  fatigue  life  can  be  studied.  Currently,  the  parameters  seam thickness, weld penetration degree, weld climb angle and gap will be considered for the joint types butt joint, T-90° joint, T-45° joint and lap joint. For further details please see FEMFAT WELD user manual.

Modelling of Shell-Solid-Joints:

A variety of options are available for combining shell and solid elements. Recommended are connecting shells, either directly with congruent meshes on the solid elements or connected with the solids using coupling elements (e.g.  NASTRAN  RBE3  elements),  see  Figure  below.  In  NASTRAN  a connection between  shells  and  solids  can  be  established  with  what  are referred to as RSCC elements (Rigid Shell Solid Connector). But one has to observe, that this connection is less stiff for bending load. Other FE-tools provides  similar  options  for  shell  solid  connection.  For  example  in ABAQUS  it  is  possible  to  use  shell-solid  couplings  to  realize  this connection. When choosing the type of modelling, it is important to make sure that integration is correct in terms of stiffness and that the stresses in the shell elements are represented as well as possible. The solid elements are not bound by any rules with regard to material labeling.The connecting elements (RSSC, RBE3...,) are marked by colour.

image.png

Weld Type:     BUTT-WELD

Seam Shape:   I-Seam

2D Modelling:

Element type                            : THIN SHELL (linear or parabolic)

Element material label            : MAT101, MAT103

Equivalent MAT label             : 101 = 103

Parameter for SSZ-Joint         : Width of Seam                      b = ĸ (t1 +t2)/2

Bead of Seam                        e = λ b

Sheet Displacement              v [mm]

e refers to sheet side #2 (MAT 101)!

image.png

image.png

Weld Type:     BUTT-WELD

Seam Shape:   V-Seam (not welded on the opposite side)

2D Modelling:

Element type                            : THIN SHELL (linear or parabolic)

Element material label            : MAT105 - MAT108

Equivalent MAT label             : 105 = 107,   106 = 108

Parameter for SSZ-Joint         : Width of Seam                      b = ĸ (t1 +t2)/2

Bead of Seam                        e = λ b

Sheet Displacement              v [mm]

e refers to sheet side #2 (MAT 105/106)!

image.png

image.png

Weld Type:     BUTT-WELD

Seam Shape:   U-Seam

2D Modelling:

Element type                            : THIN SHELL (linear or parabolic)

Element material label            : MAT109 - MAT112

Equivalent MAT label             : 109 = 111, 110 = 112

Parameter for SSZ-Joint         : Width of Seam                      b = ĸ (t1 +t2)/2

Bead of Seam                        e = λ b

Sheet Displacement              v [mm]

e refers to sheet side #2 (MAT 109/110)!

image.png

image.png

Weld Type:     BUTT-WELD

Seam Shape:   X-Seam

2D Modelling:

Element type                            : THIN SHELL (linear or parabolic)

Element material label            : MAT113, MAT115

Equivalent MAT label             : 113 = 115

Parameter for SSZ-Joint         : Width of Seam                      b = ĸ (t1 +t2)/2

Bead of Seam                        e = λ b

Sheet Displacement              v [mm]

e refers to sheet side #2 (MAT 113)!

image.png

image.png

Weld Type:     BUTT-WELD

Seam Shape:  Y-Seam (50% penetration)

2D Modelling:

Element type                              : THIN SHELL (linear or parabolic)

Element material label              : MAT117 - MAT120

Equivalent MAT label               : 117 = 119, 118 = 120

Parameter for SSZ-Joint           : Width of Seam                    b = ĸ (t1 +t2)/2

Bead of Seam                      e = λ b

Sheet Displacement            v [mm]

e refers to sheet side #2 (MAT 117/118)!

image.png

image.png

Weld Type:     BUTT-WELD

Seam Shape:  Y-Seam (80% penetration)

2D Modelling:

Element type                             : THIN SHELL (linear or parabolic)

Element material label             : MAT123 - MAT126

Equivalent MAT label              : 123 = 125, 124 = 126

Parameter for SSZ-Joint          : Width of Seam                     b = ĸ (t1 +t2)/2

Bead of Seam                      e = λ b

Sheet Displacement             v [mm]

e refers to sheet side #2 (MAT 123/124)!

image.png

image.png

Weld Type:     BUTT-WELD

Seam Shape:  V-Seam with Backing Strip (SHI)

2D Modelling:

Element type                             : THIN SHELL (linear or parabolic)

Element material label             : MAT127 - MAT130

Äquivalent MAT label              : 127 = 129, 128 = 130

Parameter for SSZ-joint           : Width of Seam                    b = ĸ (t1 +t2)/2

Bead of Seam                      e = λ b

Sheet displacement              v [mm]

e refers to sheet side #2 (MAT 127/128)!

image.png

image.png

Weld Type:      BUTT-WELD

Seam Shape:   V-seam with Fillet Weld

(Boss-web connection SHI)

2D Modelling:

Element type

Element material label Äquivalent MAT label

Parameter for SSZ-joint

: THIN SHELL (linear or parabolic)
: MAT131 - MAT134

: Width of Seam                     b = ĸ (t1 +t2)/2

Bead of Seam                      e = λ b

Sheet displacement              v [mm]

e refers to sheet side #2  (MAT 131/132)!

image.png

image.png

Weld type:       BUTT-WELD

Seam Shape:   V-Seam without Fillet Weld

(Boss-web connection SHI)

2D Modelling:

Element type

Element material label Äquivalent MAT label

Parameter for SSZ-joint

: THIN SHELL (linear or parabolic)              : MAT135 - MAT138

: Width of Seam                     b = ĸ (t1 +t2)/2

Bead of Seam                      e = λ b

Sheet displacement              v [mm]

e refers to sheet side #2  (MAT 135/136)!

image.png

image.png

Weld Type:     BUTT-WELD

Seam Shape:   One-sided HV-Seam   (shell-solid-connection)

2D Modelling:

Element type

Element material label Equivalent MAT label

: THIN SHELL (linear or parabolic)       3D-Element (linear or parabolic)

RSSC, RBE3...

= Rigid Shell Solid Connector Element : MAT121, MAT122

image.png

image.png

Weld Type:     Forehead-WELD

Seam Shape:   V-Seam

image.png

image.png

image.png

Weld Type:     Combined Joint

Seam Shape:   Butt U-Seam with Web

image.png

image.png

image.png

Weld Type:     T-WELD

Seam Shape:   One-Side Fillet Weld with Keyhole Notch

2D Modelling:

Element type

Element material label Equivalent MAT label

Parameter for SSZ-Joint

: THIN SHELL (linear or parabolic)

: MAT201 - MAT206

: Seam Thickness (a-value)     a = λ (t1 +t2)/2

Seam Inclination Angle        β = ĸ a

Degree of Weld Penetration  η = (d/t2) sin a

image.png


详细内容请见附件


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首次发布时间:2026-05-15
最近编辑:4月前
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交通工程船舶自动化目录从岸上到船上的创新自动化技术4-5波澜大海的严峻挑战6-7用于船桥控制系统的WAGO-I/O-SYSTEM8-9豪华游轮完善的监控系统–以太网使其成为可能10-11PlanetSolar号的推进理念和能源管理12-13船舶监控系统14-15游轮船舱自动化16-17可用于海上作业的工业接口模块18-19提供可靠连接的TOPJOB®S系列产品20-21X-COM®-SYSTEM和X-COM®S-SYSTEM22-23WINSTA®–可插拔的电气连接产品24-25WAGO产品目录26-27WAGO-船舶技术领域中最值得信赖的合作伙伴船舶、岸上以及海上工业的自动化应用对产品的性能以及可用性都有着极其严格的要求。WAGO的高科技产品可以经受住海上极其恶劣的作业环境。例如,我们的产品可以承受机舱内持续的震动、冲击荷载、温度高湿度大的盐雾环境,另外,WAGO产品还可以满足极高的电磁兼容性要求。此外,产品具有全天24小时的故障自动保护功能。工业接口模块从岸上到船上的创新自动化技术从船桥到机舱应用于船舶自动化系统以及海上作业的WAGO产品满足所有复杂应用的标准要求。已通过多个船级社认证,例如GL,LR,DNV,ABS,BV,KR,NK,KR,RINA和PRS,用于最高环境类别(Cat.D,EMC1)。另外,值得一提的是我们的产品还通过了BSH认证(由德国联邦海事水文机构颁发),可用于罗盘附近的船桥应用。WAGO-I/O-SYSTEMWAGO-I/O-IPCPERSPECTO®–控制面板和触摸屏WINSTA®PUSHWIRE®接线盒用连接器和照明器具用连接器质量源自经验,细节绝不妥协作为世界上无螺钉连接技术的发明者和领军者,我们可以提供多种使用弹簧连接技术的轨装式接线端子,适用导线截面积0.08–95mm2(AWG28–4/0),多年的实践经验证明了我们的免维护弹簧连接产品的可靠性,即使是使用了35年,依旧连接紧固。WAGO以产品的长期可靠性为基准制定了严格的内部质量标准,其要求远远高于一些相关标准。为达到严格的质量要求,所有的WAGO产品必须经过多次的测试与检验。例如,我们要在公司的EMC实验室对自动化产品进行电磁兼容性测试。我们只有对产品进行无数次的测试与检验,满足我们严格的质量要求,才能保证为客户提供高质量的产品。EMC测试波澜大海的严峻挑战生产工艺和产品均通过认证,保证了产品质量除了我们对客户的承诺,保证我们的产品满足最高的质量要求,国际化认证上的白纸黑字也可以证明我们的产品质量,WAGO产品除了满足DINISO9001:2000,ISO14001和IRIS的要求,还满足所有主要船级社的认证要求。老化试验箱震动实验盐雾实验密封夹持单元用于船桥控制系统的WAGO-I/O-SYSTEM豪华游轮完善的监控系统以太网使其成为可能为船舶自动化系统开辟新道路开放式、标准化的以太网通信协议为管理复杂的自动化控制解决方案提供了理想的平台,调试、配置和维护经济、简单(例如,使用标准IP协议,如HTTP,FTP,SNMP)。Besecke公司借助WAGO-I/O-SYSTEM对豪华游轮的监控系统进行规划、开发和构建,并且采用了智能、本地安装的以太网控制器。这些控制系统通过冗余(可选)ETHERNET基础设施对供电情况、照明、空调、油箱/压载系统、门/舱壁系统以及其他系统进行监控。通过I/O特殊功能模块以及NMEA、MODBUSRTU等协议可以连接多种串口子总线设备。模块化的控制构造可轻松扩展,适用于不同型号和构造的游轮。智能以太网控制器之间通过MODBUS/UDP(P-2-P)协议互相通信,并且每个控制器可以作为主站或者从站(客户端或者服务器)与其他设备进行通信。使用CODESYS软件的网络变量,通过“广播式”服务创建冗余,可以实现控制器群之间状态信息的同步,这样可以增强系统的可用性,而无需增加额外的硬件。通过监控站的OPC服务器界面可以实现测量数据和预警值的可视化,也就是说这些数据可以在项目数据中自动生成,并且节省时间。WAGO-I/O-SYSTEM不但获得许多船级社的认证(从船桥到机舱),而且在多艘豪华游轮上的多年可靠应用也证明了WAGO产品在恶劣的环境中具有良好的抗电磁干扰性、抗辐射干扰以及抗机械压力的性能。PlanetSolar号的推进理念和能源管理与WAGOIPC和控制器一起环球旅行PlanetSolar-为可再生能源的利用提高标准2012年5月4日,全球最大型全太阳能动力PlanetSolar号航船抵达摩纳哥港,结束了长达60,023km的航行,首次成功完成了依靠太阳能动力的环球旅行。该航船的外形就像一只蝠鲼,背部安装了500㎡的太阳能板。DRIVETEK和MAR公司在开发创新高效的推进和充电系统时,选择了值得信赖的WAGO自动化与接口技术。WAGO758系列IPC,作为WAGO可编程ETHERNET控制器和CANopen现场总线适配器的网络冗余主站,不仅用于日峰值负载大于600kWh的创新充电管理系统(最大功率点追踪),还可以用于全新的高效推进系统。船上应用的所有组件都已通过具体应用所要求的认证,并且实际应用证明其可以在苛刻的24/7条件下运行的鲁棒性。船员:3-4名最大可承载人数:40船上噪音等级:无辐射/污染:无自主航行:没有阳光的情况下,以7Kn的速度航行3天,永无终止的太阳能导航船舶监控系统750-882以太网网络冗余控制器冗余控制器网络保证了整个船舶自动化系统的高度可用性。如果用户需要使用冗余网络,使用具有两个独立的网络端口的自动化设备则可以轻松连接冗余控制器网络。这样就可以在冗余网络中使用标准组件和协议。带有冗余LAN端口的WAGO750-882以太网网络冗余控制器是网络冗余应用的最佳选择。冗余过程数据通过MODBuS/TCP/uDP进行通信,并且支持CODESyS网络变量。在此过程中,控制器可作为主站或者从站(客户端/服务器)。冗余场景的配置极其灵活,可以按客户要求进行配置。如果控制器在操作过程中作为网络主站,在发生故障时,控制器可以切换到另外一个LAN连接(通过应用程序)。作为备选方案,主站控制器可以同时通过两个LAN连接进行读写。可编程从站控制器决定通过哪一端口处理哪些数据。Freetechnics公司自动化导航软件FTNavVision的冗余网络连接采用了750-882控制器。独立的以太网船舱控制器在德国迈尔船厂,游轮船舱的自动化和网络控制采用WAGO以太网控制器,独立的船舱控制器主要用于访问网络、空调以及照明控制。这样做的目的是为了使用基于以太网的解决方案,采用久经考验的标准网络技术。即使是非常复杂的网络,也可以降低配置、安装和调试的成本。该技术可以轻松将更新信息上传到控制器。由于系统具有高度可用性,随时可以获取整个系统的状态信息。详细内容请见附件免责声明:本页面/内容部分素材来源于互联网公开信息,旨在传递更多信息,不代表本平台立场。版权归原作者或机构所有,如涉及侵权,请通过平台联系我们,我们将在核实后第一时间处理。本平台对转载内容的真实性、准确性不作任何保证,用户需自行判断并承担使用风险。

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