Influence of thermo-mechanical material properties of different steel grades on welding residual stresses and angular distortion

Bhatti, Ayjwat Awais; Barsoum, Zuheir; Murakawa, Hidekazu; Barsoum, Imad

doi:10.1016/j.matdes.2014.10.019

Cited by 136 publications

(84 citation statements)

References 28 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…For example, concerning Young's modulus, for temperatures higher than melt temperature (1660°C), the considered value must be low enough to ensure that the welding pool cannot transmit significant stresses, but high enough to avoid the ill-conditioning of the stiffness matrix. This small value of Young's modulus is used to avoid convergence issues during the numerical analysis, and it is sufficient to get residual stresses with reasonable accuracy, which is verified in the previous works [18,19]. The temperature-dependent material properties are shown in Fig.…”

Section: Finite Element Modelingsupporting

confidence: 68%

Using Finite Element and Contour Method to Evaluate Residual Stress in Thick Ti-6Al-4V Alloy Welded by Electron Beam Welding

Xie

Zhao

et al. 2015

Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.)

View full text Add to dashboard Cite

This work was to reveal the residual stress profile in electron beam welded Ti-6Al-4V alloy plates (50 mm thick) by using finite element and contour measurement methods. A three-dimensional finite element model of 50-mmthick titanium component was proposed, in which a column-cone combined heat source model was used to simulate the temperature field and a thermo-elastic-plastic model to analyze residual stress in a weld joint based on ABAQUS software. Considering the uncertainty of welding simulation, the computation was calibrated by experimental data of contour measurement method. Both test and simulated results show that residual stresses on the surface and inside the weld zone are significantly different and present a narrow and large gradient feature in the weld joint. The peak tensile stress exceeds the yield strength of base materials inside weld, which are distinctly different from residual stress of the thin Ti-6Al-4V alloy plates presented in references before.

show abstract

Section: Finite Element Modelingsupporting

confidence: 68%

Using Finite Element and Contour Method to Evaluate Residual Stress in Thick Ti-6Al-4V Alloy Welded by Electron Beam Welding

Xie

Zhao

et al. 2015

Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.)

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…It is also necessary as a design engineer to specify the sufficient quality in the relevant locations of the structure, as various locations in the structure may experience increased loading due to local stress raisers such as stiffeners, holes, and notches [6]. The geometry of the weld depends on several factors such as weld filler material, orientation of the work piece during welding, and process parameters [11][12][13]. Also, different weld discontinuities and geometrical imperfections affect the fatigue life of the welded joint differently.…”

Section: Weld Quality Standardsmentioning

confidence: 99%

Quality control and assurance in fabrication of welded structures subjected to fatigue loading

et al. 2017

View full text Add to dashboard Cite

The current paper presents a comprehensive overview of weld quality control and assurance of welded structures where the major failure prevention is due to fatigue loading. It gives the drawbacks and limitation of quality control systems, international weld quality standards, and guidelines used in today's weld production. Furthermore, in recent development in quality control and assurance of welded structures, a new online method is presented. The main target is to enable a complete, online evaluation of large quantities of welds in an accurate and repeatable fashion. Information gathered will not only be used for determining the weld quality level with respect to the fatigue strength but also to be evaluated for use in improved process control, in welding power sources, and robot control systems. It is verified that the new online method, a new laser scanning technology, and algorithms can successfully be used as modern tools for automated unbiased geometrical weld quality assurance and implemented in weld production environment.

show abstract

“…Venymäliuskoilla tapahtuvan hot spot -jännityksen määrityksessä venymäliuskojen etäisyydet hitsin rajaviivasta ovat tyypillisesti 0,4 ja yksi -kertaiset tarkasteltavan liitoslevyn vahvuudesta. Hot spot -menetelmässä ja muissa standardien mukaisissa menetelmissä käytettävät S-N -käyrät voidaan määrittää kaavoilla (9)(10)(11)(12). [8,15,17] Kuvassa 1 esitetään lujuusopin mukainen yksinkertaistettu nimellisen jännityksen S-N -käyrä kaavojen (1), (2) ja (3) mukaisesti 355-lujuusluokan teräkselle.…”

Section: Väsymismitoitusunclassified

“…[7] Keskijännitys voi kuitenkin poiketa nollasta merkittävästi. Hitsatuissa liitoksissa keskijännitykseen vaikuttaa ulkoisen kuormituksen lisäksi useissa tutkimuksissa havaittu jopa lähes myötölujuuden suuruinen vetojäännösjännitys, mutta ultralujilla teräksillä jäännösjännitys voi olla osittain myös puristavaa [9][10][11][12]24]. Jotta lujalla teräksellä saavutettavat edut saadaan hyödynnettyä maksimaalisesti myös hitsiliitoksissa, on hitsisaumat oltava erittäin hyvälaatuisia.…”

Section: Väsymismitoitusunclassified

Kyntöauran rakenteiden kehittäminen mitatun kuormitusaineiston perusteella

Keränen

2017

RakMek

View full text Add to dashboard Cite

Tiivistelmä. Tutkimuksessa sovellettiin erilaisia lujuusopin ja standardien mukaisia käytössä olevia väsymismitoitusmenetelmiä hitsi -ja ruuviliitoksilla kokoonpantuun maatalouskoneen suunnitteluun ja lujuuslaskentaan. Tutkimuksessa mitattiin kyntöauran rakenteisiin kohdistuvia kuormituksia venymäliuskamittausten avulla ja analysoitiin rakenteiden käyttäytymistä auran käytön aikana. Mitattujen kuormitusten perusteella arvioitiin alkuperäisen S355-teräksestä valmistetun kyntöauran rakenneosien kestoikää. Auran runko-osat suunniteltiin uudelleen käyttäen S700-lujuusluokan rakenneputkea ja rakenneosille tehtiin väsymismitoitus mitattujen kuormitusten perusteella. Suunnitellun rakenteen mitoituksessa ja jännitysten laskennassa hyödynnettiin FE-menetelmää. Hitsaamalla liitettäviä osia oli muotoiltava uudelleen sallitun jännitystason saavuttamiseksi. Väsymismitoituksessa käytettiin lujuusopin mukaista yksinkertaistettua S-N -käyrää, väsymiskestävyyteen vaikuttavia tekijöitä ja lovenmuotolukuja sekä standardien mukaisia väsymisluokkiin perustuvia menetelmiä hitsiliitosten mitoituksessa. Tutkimuksen tuloksena huomattiin, että suurin vaikutus kestoikään on liitoksen geometrialla ja hitsisauman jälkikäsittelyllä. Lujaa terästä käyttämällä rakenteen massa väheni, kun rakenteen kestävyys samalla parani.Avainsanat: lujuuslaskenta, väsymiskestävyys, hitsausliitos, ruuviliitos, S-N -käyrä, kyntöaura Vastaanotettu 2.6.2017. Hyväksytty 6.11.2017. Julkaistu verkossa 14.12.2017. JohdantoKoneensuunnittelussa on tarkoituksena suunnitella osat ja rakenteet siten, että tuloksena on ennalta suunnitellusti ja turvallisesti toimiva laite tai rakenne. Tämä tavoite voidaan saavuttaa, kun suunnittelija kykenee laskemaan ja arvioimaan vauriotapaukset-ja olosuhteet jokaiselle komponentille niin, että vaurio on hallittavissa [1].Koneilta ja laitteilta odotetaan yhä parempaa hyötysuhdetta, käyttöikää ja keveyttä. Näitä vaatimuksia täyttämään on kehitetty yhä lujempia teräksiä, jotka parantavat rakenteen kestävyyttä tai hyötysuhdetta sekä mahdollistavat suuremman hyötykuorman määrän. Tällaiset koneet valmistetaan usein hitsaamalla menetelmän tehokkuuden ansiosta.

show abstract

Influence of thermo-mechanical material properties of different steel grades on welding residual stresses and angular distortion

Cited by 136 publications

References 28 publications

Using Finite Element and Contour Method to Evaluate Residual Stress in Thick Ti-6Al-4V Alloy Welded by Electron Beam Welding

Using Finite Element and Contour Method to Evaluate Residual Stress in Thick Ti-6Al-4V Alloy Welded by Electron Beam Welding

Quality control and assurance in fabrication of welded structures subjected to fatigue loading

Kyntöauran rakenteiden kehittäminen mitatun kuormitusaineiston perusteella

Contact Info

Product

Resources

About