Numerical Simulation of Residual Stress and Strain Behavior After Temperature Modification

Soul, Farag; Hamdy, Nada

doi:10.5772/47745

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“…This heat input takes place in a nonlinear and transient manner, with the main heat input near the heat source and a lesser heat input coming from the center of the welding zone. Thus, non-uniform elastic and plastic deformations are generated promoting high residual stresses in the welded joint [1]. The level and profile of residual stresses exert a considerable influence on the welded joint properties and their control can avoid possible structural failures [2].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Numerical Evaluation of Temperature Field and Residual Stresses in an API 5L X80 Steel Welded Joint Using the Finite Element Method

Nóbrega

Diniz

Silva

et al. 2016

Metals

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Metallic materials undergo many metallurgical changes when subjected to welding thermal cycles, and these changes have a considerable influence on the thermo-mechanical properties of welded structures. One method for evaluating the welding thermal cycle variables, while still in the project phase, would be simulation using computational methods. This paper presents an evaluation of the temperature field and residual stresses in a multipass weld of API 5L X80 steel, which is extensively used in oil and gas industry, using the Finite Element Method (FEM). In the simulation, the following complex phenomena were considered: the variation in physical and mechanical properties of the material as a function of the temperature, welding speed and convection and radiation mechanisms. Additionally, in order to characterize a multipass weld using the Gas Tungsten Arc Welding process for the root pass and the Shielded Metal Arc Welding process for the filling passes, the analytical heat source proposed by Goldak and Chakravarti was used. In addition, we were able to analyze the influence of the mesh refinement in the simulation results. The findings indicated a significant variation of about 50% in the peak temperature values. Furthermore, changes were observed in terms of the level and profile of the welded joint residual stresses when more than one welding pass was considered.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Numerical Evaluation of Temperature Field and Residual Stresses in an API 5L X80 Steel Welded Joint Using the Finite Element Method

Nóbrega

Diniz

Silva

et al. 2016

Metals

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“…The initial 22 attempt to investigate changes in the thermal deformation was primarily conducted by Masubuchi (1980). In general, thermal deformations in welding process are affected by various factors such as welding method, materials, joint geometry, weld length and thickness of plate (Teng & Lin, 1998;Soul & Hamdy, 2012;Aliha et al, 2016;Aliha & Gharebaghi, 2017;Akbari et al, 2016). Fig.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Thermal deformation of gas metal arc welding on aluminum alloy T-joints

Ismail¹,

Bahari²,

Shuib³

2018

10.5267/j.esm

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Thermal deformations can reduce the product quality that causes loss of dimensional control and structural integrity. It may increase the manufacturing cost due to unfitted component. This paper deals with the thermal deformation on AA6061 aluminum alloy T-joint after exposed to heat by gas metal arc welding (GMAW) process. In this study, two main parameters; welding speed and welding voltage were used to evaluate the angular distortion, transverse shrinkage and longitudinal shrinkage occurred in GMAW process. The results show that the angular distortion is larger with lowest welding speed. The transverse shrinkage is reduced gradually with increasing of welding speed and transverse shrinkage also linearly increasing with increasing of welding voltage. The magnitude of longitudinal shrinkage is much smaller than angular distortion and transverse shrinkage. Longitudinal shrinkage is insignificantly affected by changing the welding heat input. These findings are important to identify and minimize the unacceptable welding distortion in product manufacturing.

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“…Las tensiones residuales se suelen clasificar por la escala de longitud en las que estas se equilibran (figura 1.2) [Soul12].…”

Section: Origen De Las Tensiones Residualesunclassified

“…Campos de tensiones categorizados según su longitud, tipo I para grandes áreas, tipo II para tamaños similares al tamaño de grano y tipo III para tamaños menores [Soul12].…”

Section: Figura 12unclassified

“…Ambas aparecen como variaciones locales de las macrotensiones y son acumulativas, de modo que van creciendo según se deforma el material. Las microtensiones están presentes en torno a defectos y juntas de grano y su medida da una información cualitativa acerca de su evolución en el material.Figura 1.2: Campos de tensiones categorizados según su longitud, tipo I para grandes áreas, tipo II para tamaños similares al tamaño de grano y tipo III para tamaños menores [Soul12].En cuanto a los métodos más empleados para el cálculo de tensiones residuales, el método del taladro o la difracción de rayos X proporcionan valores de las tensiones de tipo I. En este último método, como la presencia de tensiones distorsiona varios cristales de la red simultáneamente, se modifica la posición del pico de difracción registrado y, las tensiones se cuantifican a partir de la medida del desplazamiento del pico en relación a una muestra sin tensionar.…”

unclassified

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Desarrollo de métodos para la acotación de la incertidumbre en medidas de tensiones residuales en materiales metálicos tratados por LSP

Jiménez¹

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2017ii Planteamiento y resumen de la Tesis.La técnica de "Laser Shock Processing" o "Laser Peening" (LSP) es una tecnología que permite la mejora de las propiedades mecánicas de diversos materiales de interés estratégico en industrias tan variadas como la aeronáutica, la aeroespacial, la nuclear o la biomédica.El objetivo fundamental de la técnica LSP es la inducción de tensiones residuales de compresión en distintos materiales metálicos. Debido a las características del tratamiento, estas tensiones resultan estar distribuidas en zonas cercanas a la superficie de una manera no uniforme en profundidad. Resulta fundamental para la caracterización y desarrollo de la técnica LSP, por tanto, la medición de las tensiones residuales inducidas en estos materiales.Sin embargo, la medida de tensiones residuales es, independientemente del método elegido para ello, una tarea muy compleja, pues estas se distribuyen en el interior del material tratado.Existen principalmente dos técnicas de medida de tensiones residuales: las basadas en la difracción y las basadas en la relajación de tensiones. El CLUPM cuenta con la técnica del taladro incremental con rosetas de galgas extensométricas, estandarizado en la Norma ASTM E837-13. El taladro incremental es una técnica de relajación de tensiones cuyas principales ventajas son que provoca un daño muy localizado, que permite medir de forma más o menos rápida y sencilla hasta profundidades de 1-2 mm y que cuenta con un coste de equipamiento y consumibles muy inferior al de otras técnicas.Esta Tesis Doctoral se centra en la mejora de la técnica de medida de tensiones residuales no uniformes en profundidad mediante el método del taladro incremental con rosetas de galgas extensométricas. En concreto pretende desarrollar una metodología adecuada para el cálculo y la acotación de incertidumbres, la optimización de las distribuciones de puntos de cálculo de las tensiones residuales y la aplicación de la Norma ASTM E837-13 en la estimación de la incertidumbre.También pretende desarrollar modelos y estrategias para la corrección de las desviaciones que son muy influyentes en la decodificación de las tensiones residuales. Estas desviaciones son principalmente, la excentricidad del orificio (diferencia entre la posición teórica y real del orificio) y la geometría real del mismo (desviaciones con respecto a la idealidad geométrica considerada en los modelos de Elementos Finitos).La estructuración de la Tesis responde al desarrollo temporal de la misma. La figura 1 muestra un esquema de la estructura.En el capítulo 1 se presenta una introducción a las tensiones residuales en materiales metálicos y a la técnica LSP desde un punto de vista descriptivo.iii El capítulo 2 revisa los métodos existentes de medida de tensiones residuales y presenta las ventajas y desventajas de cada uno de ellos. También justifica la elección del método del taladro incremental en el CLUPM.En el capítulo 3 se describe detalladamente el método del taladro incremental, incluyendo su evolución histórica, los principios y teor...

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Numerical Simulation of Residual Stress and Strain Behavior After Temperature Modification

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Numerical Evaluation of Temperature Field and Residual Stresses in an API 5L X80 Steel Welded Joint Using the Finite Element Method

Numerical Evaluation of Temperature Field and Residual Stresses in an API 5L X80 Steel Welded Joint Using the Finite Element Method

Thermal deformation of gas metal arc welding on aluminum alloy T-joints

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