CEN ISO/TS 18166:2016

Numerical welding simulation - Execution and documentation (ISO/TS 18166:2016)

ISO/TS 18166:2016 provides a workflow for the execution, validation, verification and documentation of a numerical welding simulation within the field of computational welding mechanics (CWM). As such, it primarily addresses thermal and mechanical finite element analysis (FEA) of the fusion welding (see ISO/TR 25901:2007, 2.165) of metal parts and fabrications.
CWM is a broad and growing area of engineering analysis.
ISO/TS 18166:2016 covers the following aspects and results of CWM, excluding simulation of the process itself:
-      heat flow during the analysis of one or more passes;
-      thermal expansion as a result of the heat flow;
-      thermal stresses;
-      development of inelastic strains;
-      effect of temperature on material properties;
-      predictions of residual stress distributions;
-      predictions of welding distortion.
ISO/TS 18166:2016 refers to the following physical effects, but these are not covered in depth:
-      physics of the heat source (e.g. laser or welding arc);
-      physics of the melt pool (and key hole for power beam welds);
-      creation and retention of non-equilibrium solid phases;
-      solution and precipitation of second phase particles;
-      effect of microstructure on material properties.
The guidance given by this Technical Specification has not been prepared for use in a specific industry. CWM can be beneficial in design and assessment of a wide range of components. It is anticipated that it will enable industrial bodies or companies to define required levels of CWM for specific applications.
This Technical Specification is independent of the software and implementation, and therefore is not restricted to FEA, or to any particular industry.
It provides a consistent framework for-primary aspects of the commonly adopted methods and goals of CWM (including validation and verification to allow an objective judgment of simulation results).
Through presentation and description of the minimal required aspects of a complete numerical welding simulation, an introduction to computational welding mechanics (CWM) is also provided. (Examples are provided to illustrate the application of this Technical Specification, which can further aid those interested in developing CWM competency).
Clause 4 of this Technical Specification provides more detailed information relating to the generally valid simulation structure and to the corresponding application. Clause 5 refers to corresponding parts of this Technical Specification in which the structure for the respective application cases is put in concrete terms and examples are given. Annex A presents a documentation template to promote the consistency of the reported simulation results.

Numerische Schweißsimulation - Ausführung und Dokumentation (ISO/TS 18166:2016)

Diese Technische Spezifikation (TS) befasst sich mit der Vorgehensweise zur Durchführung, Validierung, Verifizierung und Dokumentation einer numerischen Schweißsimulation zur rechnerischen Abbildung des Schweißprozesses (en: computational welding mechanics, CWM). Hierzu bezieht sich diese Technische Spezifikation vorrangig auf die thermische und mechanische Finite-Elemente-Methode (FEM) (en: finite element analysis, FEA) beim Schmelzschweißen (siehe ISO/TR 25901:2007, 2.165) von metallischen Bauteilen und Konstruktionen.
Die numerische Schweißsimulation zur rechnerischen Abbildung des Schweißprozesses (CWM) ist ein breites und wachsendes Einsatzgebiet der technischen Analyse.
Diese Technische Spezifikation behandelt folgende Aspekte und Ergebnisse der CWM, mit Ausnahme der Simulation des Verfahrens an sich:
   Wärmestrom während der Analyse einer oder mehrerer Lagen;
   durch den Wärmestrom bedingte Wärmeausdehnung ;
   thermische Spannungen;
   Entstehung unelastischer Dehnungen;
   Auswirkung der Temperatur auf Werkstoffeigenschaften;
   Vorhersage der Eigenspannungsverteilungen;
   Vorhersage des Schweißverzuges.
Diese Technische Spezifikation bezieht sich auf folgende physikalische Effekte, die jedoch nicht ausführlich behandelt werden:
   Physik der Wärmequelle ( z. B. Laser oder Lichtbogen);
   Physik des Schweißbads (und Keyhole für Hochleistungsstrahlschweißungen);
   Ausbildung und Retention von festen Phasen im Nichtgleichgewichtszustand;
   Lösung und Ausscheidung von Sekundärphasenpartikeln;
   Auswirkung des Mikrogefüges auf Werkstoffeigenschaften.
Diese Technische Spezifikation wurde nicht für die Anwendung in einer spezifischen Industriebranche erstellt. CWM kann bei der Gestaltung und Bewertung einer Vielzahl von Bauteilen nützlich sein. Die Technische Spezifikation enthält ein System zur Gewichtung, das dem Anwender eine geschätzte Genauigkeit bietet. Dieses System soll Industrieorganisationen oder Firmen ermöglichen, erforderliche Niveaus der CWM für spezifische Anwendungen festzulegen.
Diese Technische Spezifikation ist unabhängig von der Software und der Durchführung und somit nicht auf die FEM oder eine bestimmte Industriebranche beschränkt.
Sie schafft einheitliche Rahmenbedingungen für die wesentlichen Aspekte der üblicherweise angewendeten Methoden und die Zielsetzung der CWM (einschließlich Validierung und Verifizierung für die objektive Beurteilung von Simulationsergebnissen).
Außerdem bietet sie durch Darstellung und Beschreibung der für eine vollständige numerische Schweißsimulation mindestens erforderlichen Aspekte eine Einleitung in die rechnerische Abbildung des Schweißprozesses (CWM). (Die angegebenen Beispiele sollen die Anwendung dieser Technischen Spezifikation verdeutlichen; diese Beispiele können für Personen, die ihre CWM-Kompetenz erweitern wollen, hilfreich sein.)

Simulation numérique de soudage - Exécution et documentation (ISO/TS 18166:2016)

L'ISO/TS 18166:2016 fournit une séquence d'exécution, de validation, de vérification et de documentation d'une simulation numérique de soudage dans le domaine de la mécanique du solide. À cet effet, l'ISO/TS 18166:2016 traite principalement de l'analyse thermique et mécanique, par la méthode des éléments finis, du soudage par fusion (voir ISO/TR 25901:2007, 2.165) d'assemblages métalliques.
La simulation numérique du soudage est une discipline en plein essor dans le domaine de l'ingénierie.
L'ISO/TS 18166:2016 couvre les aspects et résultats suivants de la simulation numérique du soudage, à l'exclusion de la simulation du procédé en lui-même:
-   le flux thermique pendant l'analyse d'une ou de plusieurs passes;
-   la dilatation thermique qui résulte de la conduction thermique;
-   les contraintes d'origine thermiques;
-   le développement de déformations plastiques;
-   l'effet de la température sur les propriétés des matériaux;
-   la prédiction de la distribution des contraintes résiduelles;
-   la prédiction des déformations générées par le soudage.
L'ISO/TS 18166:2016 fait référence aux effets physiques suivants, mais elle ne les traite pas de manière approfondie:
-   physique de la source de chaleur (par exemple, un laser ou un arc de soudage);
-   physique du bain de fusion (et du key hole pour les soudures par faisceau d'électrons);
-   création et rétention de phases solides en hors équilibre;
-   solution et précipitation de particules de seconde phase;
-   effet de la microstructure sur les propriétés des matériaux.
Les préconisations de l'ISO/TS 18166:2016 n'ont pas été élaborées pour être utilisées dans un secteur spécifique. La simulation numérique du soudage peut être bénéfique dans la conception et dimensionnement de nombreuses pièces. La présente Spécification technique comporte différents niveaux de mise en ?uvre qui offrent à l'utilisateur une estimation du degré précision permettant aux sociétés ou aux organismes industriels de définir les niveaux exigés en simulation numérique du soudage pour leurs applications spécifiques.
L'ISO/TS 18166:2016 n'est pas dépendante du logiciel et de la mise en ?uvre. Elle n'est dès lors pas exclusivement destinée à l'analyse par éléments finis ni à un secteur en particulier.
L'ISO/TS 18166:2016 offre un cadre cohérent pour les principaux aspects des méthodes et objectifs couramment adoptés pour la simulation numérique du soudage (y compris la validation et la vérification en vue de formuler un jugement objectif sur les résultats de simulation).
L'ISO/TS 18166:2016 propose également une introduction à la simulation numérique du soudage, avec la présentation et la description des critères minimum exigés d'une simulation numérique de soudage complète. (Des exemples qui peuvent aider les personnes souhaitant développer des compétences en simulation numérique du soudage sont donnés pour illustrer l'application de l'ISO/TS 18166:2016.)

Numerična simulacija varjenja - Izvedba in dokumentacija (ISO/TS 18166:2016)

Ta standard zajema osnovni pristop k izvedbi in dokumentaciji numerične simulacije varjenja, namenjene za računalniško predstavitev samega postopka varjenja in njegovega vpliva na lastnosti varjene konstrukcije. Predstavljena je relevantna splošno veljavna konstrukcija, ki je neodvisna od metode rešitve in dejanske programske opreme. Zagotavlja pomoč uporabnikom pri izbiri ustrezne metode glede na postopek varjenja (kot je navedeno v standardu EN ISO 4063), ki jo treba izračunati, in pri doseganju želenega rezultata simulacije. Poleg tega predstavlja osnovo za seznanjanje z numerično simulacijo varjenja v različnih vejah industrije in v skladu s tem navaja zadevne primere v podrejeni (sekundarni) dokumentaciji. Uporablja se lahko tudi za pripravo specifikacij zahtev ali oddajanje ponudb ter omogoča tako strankam kot ponudnikom, da določijo obseg dobave in storitev.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 29-Mar-2016
• ICS: 25.160.01 - Welding, brazing and soldering in general
• Technical Committee: CEN/TC 121 - Welding
• Drafting Committee: CEN/TC 121 - Welding
• Current Stage: 6060 - Definitive text made available (DAV) - Publishing
• Start Date: 30-Mar-2016
• Completion Date: 30-Mar-2016
• Ref Project: SIST-TS CEN ISO/TS 18166:2016 - Numerical welding simulation - Execution and documentation (ISO/TS 18166:2016)

Standards Content (Sample)

SLOVENSKI STANDARD
SIST-TS CEN ISO/TS 18166:2016
01-julij-2016
1XPHULþQDVLPXODFLMDYDUMHQMD,]YHGEDLQGRNXPHQWDFLMD,6276
Numerical welding simulation - Execution and documentation (ISO/TS 18166:2016)
Numerische Schweißsimulation - Ausführung und Dokumentation (ISO/TS 18166:2016)
Simulation numérique de soudage - Exécution et documentation (ISO/TS 18166:2016)
Ta slovenski standard je istoveten z: CEN ISO/TS 18166:2016
ICS:
25.160.01 Varjenje, trdo in mehko Welding, brazing and
spajkanje na splošno soldering in general
SIST-TS CEN ISO/TS 18166:2016 en,fr,de
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

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SIST-TS CEN ISO/TS 18166:2016

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SIST-TS CEN ISO/TS 18166:2016


CEN ISO/TS 18166
TECHNICAL SPECIFICATION

SPÉCIFICATION TECHNIQUE

March 2016
TECHNISCHE SPEZIFIKATION
ICS 25.160.01
English Version

Numerical welding simulation - Execution and
documentation (ISO/TS 18166:2016)
Simulation numérique de soudage - Exécution et Numerische Schweißsimulation - Ausführung und
documentation (ISO/TS 18166:2016) Dokumentation (ISO/TS 18166:2016)
This Technical Specification (CEN/TS) was approved by CEN on 3 December 2015 for provisional application.

The period of validity of this CEN/TS is limited initially to three years. After two years the members of CEN will be requested to
submit their comments, particularly on the question whether the CEN/TS can be converted into a European Standard.

CEN members are required to announce the existence of this CEN/TS in the same way as for an EN and to make the CEN/TS
available promptly at national level in an appropriate form. It is permissible to keep conflicting national standards in force (in
parallel to the CEN/TS) until the final decision about the possible conversion of the CEN/TS into an EN is reached.

CEN members are the national standards bodies of Austria, Belgium, Bulgaria, Croatia, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia,
Finland, Former Yugoslav Republic of Macedonia, France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania,
Luxembourg, Malta, Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Romania, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland, Turkey and
United Kingdom.





EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION
COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION

EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG

CEN-CENELEC Management Centre: Avenue Marnix 17, B-1000 Brussels
© 2016 CEN All rights of exploitation in any form and by any means reserved Ref. No. CEN ISO/TS 18166:2016 E
worldwide for CEN national Members.

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SIST-TS CEN ISO/TS 18166:2016
CEN ISO/TS 18166:2016 (E)
Contents Page
European foreword . 3

2

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SIST-TS CEN ISO/TS 18166:2016
CEN ISO/TS 18166:2016 (E)
European foreword
This document (CEN ISO/TS 18166:2016) has been prepared by Technical Committee ISO/TC 44
"Welding and allied processes" in collaboration with Technical Committee CEN/TC 121 “Welding and
allied processes” the secretariat of which is held by DIN.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. CEN [and/or CENELEC] shall not be held responsible for identifying any or all such patent
rights.
According to the CEN-CENELEC Internal Regulations, the national standards organizations of the
following countries are bound to announce this Technical Specification: Austria, Belgium, Bulgaria,
Croatia, Cyprus, Czech Republic, Denmark, Estonia, Finland, Former Yugoslav Republic of Macedonia,
France, Germany, Greece, Hungary, Iceland, Ireland, Italy, Latvia, Lithuania, Luxembourg, Malta,
Netherlands, Norway, Poland, Portugal, Romania, Slovakia, Slovenia, Spain, Sweden, Switzerland,
Turkey and the United Kingdom.
Endorsement notice
The text of ISO/TS 18166:2016 has been approved by CEN as CEN ISO/TS 18166:2016 without any
modification.
3

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SIST-TS CEN ISO/TS 18166:2016

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SIST-TS CEN ISO/TS 18166:2016
TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 18166
First edition
2016-03-01
Numerical welding simulation —
Execution and documentation
Simulation numérique de soudage — Exécution et documentation
Reference number
ISO/TS 18166:2016(E)
©
ISO 2016

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SIST-TS CEN ISO/TS 18166:2016
ISO/TS 18166:2016(E)

COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2016, Published in Switzerland
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized ot
...

SLOVENSKI STANDARD
kSIST-TS FprCEN ISO/TS 18166:2015
01-oktober-2015
1XPHULþQDVLPXODFLMDYDUMHQMD,]YHGEDLQGRNXPHQWDFLMD,6235)76

Numerical welding simulation - Execution and documentation (ISO/PRF TS 18166:2015)
Numerische Schweißsimulation - Ausführung und Dokumentation (ISO/PRF TS
18166:2015)
Simulation numérique de soudage - Exécution et documentation (ISO/PRF TS
18166:2015)
Ta slovenski standard je istoveten z: FprCEN ISO/TS 18166
ICS:
25.160.01 Varjenje, trdo in mehko Welding, brazing and
spajkanje na splošno soldering in general
kSIST-TS FprCEN ISO/TS 18166:2015 de
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.

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kSIST-TS FprCEN ISO/TS 18166:2015

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kSIST-TS FprCEN ISO/TS 18166:2015

TECHNISCHE SPEZIFIKATION
SCHLUSS-ENTWURF
FprCEN ISO/TS 18166
TECHNICAL SPECIFICATION

SPÉCIFICATION TECHNIQUE

Juli 2015
ICS 25.160.01
Deutsche Fassung
Numerische Schweißsimulation - Ausführung und
Dokumentation (ISO/PRF TS 18166:2015)
Numerical welding simulation - Execution and Simulation numérique de soudage - Exécution et
documentation (ISO/PRF TS 18166:2015) documentation (ISO/PRF TS 18166:2015)


Dieser Technische Spezifikation-Entwurf wird den CEN-Mitgliedern zur parallelen formellen Abstimmung vorgelegt. Er wurde vom
Technischen Komitee CEN/TC 121 erstellt.

CEN-Mitglieder sind die nationalen Normungsinstitute von Belgien, Bulgarien, Dänemark, Deutschland, der ehemaligen jugoslawischen
Republik Mazedonien, Estland, Finnland, Frankreich, Griechenland, Irland, Island, Italien, Kroatien, Lettland, Litauen, Luxemburg, Malta,
den Niederlanden, Norwegen, Österreich, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, der Schweiz, der Slowakei, Slowenien, Spanien, der
Tschechischen Republik, der Türkei, Ungarn, dem Vereinigten Königreich und Zypern.

Die Empfänger dieses Norm-Entwurfs werden gebeten, mit ihren Kommentaren jegliche relevante Patentrechte, die sie kennen, mitzuteilen
und unterstützende Dokumentationen zur Verfügung zu stellen.

Warnvermerk : Dieses Schriftstück hat noch nicht den Status einer Technischen Spezifikation. Es wird zur Prüfung und Stellungnahme
vorgelegt. Es kann sich noch ohne Ankündigung ändern und darf nicht als Technischen Spezifikation in Bezug genommen werden.


EUROPÄISCHES KOMITEE FÜR NORMUNG
EUROPEAN COMMITTEE FOR STANDARDIZATION

COMITÉ EUROPÉEN DE NORMALISATION

CEN-CENELEC Management-Zentrum: Avenue Marnix 17, B-1000 Brüssel
© 2015 CEN Alle Rechte der Verwertung, gleich in welcher Form und in welchem Ref. Nr. FprCEN ISO/TS 18166:2015 D
Verfahren, sind weltweit den nationalen Mitgliedern von CEN vorbehalten.

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kSIST-TS FprCEN ISO/TS 18166:2015
FprCEN ISO/TS 18166:2015 (D)
Inhalt
Seite
Vorwort .3
1 Anwendungsbereich .4
2 Normative Verweisungen .5
3 Begriffe .5
4 Problembeschreibung .7
4.1 Allgemeines .7
4.2 Simulationsobjekt .7
4.3 Zielsetzung der Simulation .7
4.4 Physikalisches Modell .8
4.5 Mathematisches Modell und Lösungsmethode .8
4.6 Implementierung .8
5 Vorgehensweise .9
5.1 Allgemeines .9
5.2 Vereinfachungen und Annahmen .
...