Există mai multe opțiuni pentru tratarea sudurilor în modelele numerice. Deformațiile mari fac analiza mecanică mai complexă, iar pentru aceasta se pot utiliza diferite descrieri ale plasei, diferite variabile cinetice și cinematice, precum și modele constitutive. Se utilizează în general diferite tipuri de modele geometrice 2D și 3D și, implicit, elemente finite cu niveluri de acuratețe diferite. Cel mai frecvent model de material utilizat este modelul clasic de plasticitate independent de viteză, bazat pe criteriul de curgere von Mises. Sunt descrise două abordări utilizate pentru suduri. Tensiunile reziduale și deformațiile cauzate de sudare nu sunt luate în considerare în modelul de calcul.
Încărcarea este transmisă prin constrângeri forță-deformație bazate pe formularea Lagrangiană către placa opusă. Îmbinarea este denumită constrângere multi-punct (MPC) și corelează nodurile elementelor finite de pe marginea unei plăci cu cele ale alteia. Nodurile elementelor finite nu sunt conectate direct. Avantajul acestei abordări constă în capacitatea de a conecta plase cu densități diferite. Constrângerea permite modelarea suprafeței mediane a plăcilor conectate cu decalaj, ceea ce respectă configurația reală a sudurii și grosimea secțiunii de calcul. Distribuția încărcării în sudură este derivată din MPC, astfel încât tensiunile sunt calculate în secțiunea de calcul. Acest lucru este important pentru distribuția tensiunilor în placa de sub sudură și pentru modelarea elementelor tip T.
Redistribuirea plastică a tensiunilor în suduri
Modelul cu doar constrângeri multi-punct nu respectă rigiditatea sudurii, iar distribuția tensiunilor este conservatoare. Concentrările de tensiuni care apar la capetele marginilor plăcilor, în colțuri și la rotunjiri, guvernează rezistența pe întreaga lungime a sudurii. Pentru a elimina acest efect, un element elastoplastic special este adăugat între plăci. Elementul respectă grosimea secțiunii de calcul a sudurii, poziția și orientarea acesteia. Solidul echivalent al sudurii este inserat cu dimensiunile corespunzătoare ale sudurii. Se aplică analiza neliniară a materialului, iar comportamentul elastoplastic în solidul echivalent al sudurii este determinat. Starea de plasticitate este controlată de tensiunile din secțiunea de calcul a sudurii. Concentrările de tensiuni sunt redistribuite pe o porțiune mai mare din lungimea sudurii.
Modelul elastoplastic al sudurilor furnizează valori reale ale tensiunilor, fără a fi necesară medierea sau interpolarea acestora. Valorile calculate la elementul de sudură cel mai solicitat sunt utilizate direct pentru verificarea componentei de sudură. Astfel, nu este necesară reducerea rezistenței sudurilor cu orientări multiple, a sudurilor pe tălpi nerigidizate sau a sudurilor lungi.
Constrângere între elementul de sudură și nodurile plasei
Sudurile generale, utilizând redistribuirea plastică, pot fi definite ca continue, parțiale și intermitente. Sudurile continue se extind pe întreaga lungime a marginii, cele parțiale permit utilizatorilor să definească decalaje față de ambele capete ale marginii, iar sudurile intermitente pot fi definite suplimentar cu o lungime și un spațiu specificate.
