Il existe plusieurs options pour traiter les soudures dans les modèles numériques. Les grandes déformations rendent l'analyse mécanique plus complexe, et il est possible d'utiliser différentes descriptions de maillage, différentes variables cinétiques et cinématiques, ainsi que des modèles constitutifs. Les différents types de modèles géométriques 2D et 3D, et donc les éléments finis associés, sont généralement utilisés avec leurs niveaux de précision respectifs. Le modèle de matériau le plus couramment utilisé est le modèle classique de plasticité indépendant du taux, basé sur le critère de plasticité de von Mises. Deux approches utilisées pour les soudures sont décrites. Les contraintes résiduelles et les déformations dues au soudage ne sont pas prises en compte dans le modèle de calcul.
La charge est transmise par des liaisons force-déformation basées sur la formulation lagrangienne vers la plaque opposée. L'assemblage est appelé contrainte multi-points (MPC) et relie les nœuds d'éléments finis d'un bord de plaque à un autre. Les nœuds d'éléments finis ne sont pas connectés directement. L'avantage de cette approche est la capacité de connecter des maillages de densités différentes. La contrainte permet de modéliser la surface médiane des plaques assemblées avec un décalage, qui respecte la configuration réelle de la soudure et l'épaisseur de gorge. La distribution des charges dans la soudure est dérivée du MPC, de sorte que les contraintes sont calculées dans la section de gorge. Ceci est important pour la distribution des contraintes dans la plaque sous la soudure et pour la modélisation des tés.
Redistribution plastique des contraintes dans les soudures
Le modèle avec uniquement des contraintes multi-points ne tient pas compte de la rigidité de la soudure, et la distribution des contraintes est conservative. Les pics de contrainte qui apparaissent aux extrémités des bords de plaque, dans les coins et les arrondis, gouvernent la résistance sur toute la longueur de la soudure. Pour éliminer cet effet, un élément élastoplastique spécial est ajouté entre les plaques. L'élément respecte l'épaisseur de gorge, la position et l'orientation de la soudure. Le solide de soudure équivalent est inséré avec les dimensions de soudure correspondantes. L'analyse matérielle non linéaire est appliquée, et le comportement élastoplastique dans le solide de soudure équivalent est déterminé. L'état de plasticité est contrôlé par les contraintes dans la section de gorge de la soudure. Les pics de contrainte sont redistribués sur la plus grande partie de la longueur de la soudure.
Le modèle élastoplastique des soudures donne des valeurs réelles de contrainte, et il n'est pas nécessaire de moyenner ou d'interpoler les contraintes. Les valeurs calculées à l'élément de soudure le plus sollicité sont utilisées directement pour les vérifications du composant de soudure. Ainsi, il n'est pas nécessaire de réduire la résistance des soudures multi-orientées, des soudures sur semelles non raidies, ou des soudures longues.
Liaison entre l'élément de soudure et les nœuds du maillage
Les soudures générales, lors de l'utilisation de la redistribution plastique, peuvent être définies comme continues, partielles et intermittentes. Les soudures continues s'étendent sur toute la longueur du bord, les soudures partielles permettent à l'utilisateur de définir des décalages des deux côtés du bord, et les soudures intermittentes peuvent être définies avec une longueur et un espacement.
