Numerical simulation of deformations in T-joint welded by the laser beam

• Autorzy: Piekarska W. , Kubiak M. , Saternus Z.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2013-0181

Warianty tytułu

PL

Symulacje numeryczne deformacji połączenia teowego spawanego wiązką promieniowania laserowego

• Konferencja: Composites and Ceramic Materials - Technology, Application and Testing (13 ; 13-15.05.2013 ; Białowieża, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Numerical simulation of deformations in laser welded T-joint is carried out in this study. The analysis is performed using Abaqus FEA engineering software. Additional author’s numerical subroutines, written in FORTRAN programming language are used in computer simulations where models of the distribution of movable laser beam heat source, kinetics of phase transformations in solid state as well as thermal and structural strain are implemented. Thermomechanical properties of welded material changing with temperature are taken into account in the analysis. Presented results of numerical simulations performed for the laser beam welding of two perpendicularly arranged sheets include temperature distribution, kinetics of phase transformations in solid state, thermal and structural strain as well as estimated welding deformations.

PL

W pracy przeprowadzono analizę numeryczną deformacji złącza teowego spawanego wiązką laserową. Analizę numeryczną przeprowadzono z wykorzystaniem pakietu oprogramowania inżynierskiego Abaqus FEA. W symulacjach komputerowych wykorzystano dodatkowe, autorskie procedury numeryczne napisane w języku programowania Fortran, gdzie implementowano modele rozkładu mocy ruchomego zródła ciepła wiązki laserowej, kinetyki przemian fazowych w stanie stałym oraz odkształceń termicznych i strukturalnych. W analizie uwzględniono zmienne z temperaturą własności termomechaniczne spawanego materiału. Przedstawione wyniki symulacji komputerowych wykonanych dla spawania laserowego dwóch prostopadle ułożonych blach obejmują rozkłady temperatury, kinetykę przemian fazowych w stanie stałym, odkształcenia cieplne i strukturalne oraz oszacowane odkształcenia spawalnicze.

Słowa kluczowe

EN

laser welding; numerical modelling; welding deformations; T-joint

PL

spawanie laserem; analiza numeryczna; deformacja złącza; złącze teowe

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 4
• Strony: 1391--1396
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piekarska W.

• Częstochowa University of Technology, Institute of Mechanics and Machine Design Foundations, Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Kubiak M.

• Częstochowa University of Technology, Institute of Mechanics and Machine Design Foundations, Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Saternus Z.

• Częstochowa University of Technology, Institute of Mechanics and Machine Design Foundations, Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] W. M. Steen, Laser Material Processing; London; Springer (1991).
• [2] A. P. Mackwood, R. C. Cafer, Thermal modelling of laser welding and related processes:aliterature review; Opt Laser Technol 37, 99-115 (2009).
• [3] P. Kujala, A. Klanac, Steel Sandwich Panels in Marine Applications; Brodo Gradnja 56, 305-314 (2005).
• [4] J. Kozak, All steel sandwich panels - new possibilities introduced by laser welding techniques, Przeglad Spawalnictwa 10, 53-59 (2007).
• [5] T. Urbański, Panele sandwich w wielkogabarytowych konstrukcjach stalowych - charakterystyka problemu łączenia, Postępy Nauki i Techniki 5, 32-44 (2010).
• [6] B. Meteschkow, Sandwich panels in shipbuilding; Polish Maritime Research S1, 5-8 (2006).
• [7] H. Kolsters, P. Wennhage, Optimisation of laser-welded sandwich panels with multiple design constraints, Mar Struct 22, 154-171 (2009).
• [8] J. Jelovica, J. Romanoff, S. Ehlers, P. Varsta, Influence of weld stiffness on buckling strength of laser-welded web-core sandwich plates, J Constr Steel Res. 77, 12-18 (2012).
• [9] D. Deng, H. Murakawa, FEMprediction of buckling distortion induced by welding in thin plate panel structures; Comp Mater Sci. 43, 591-607 (2008).
• [10] J. Romanoff, P. Varsta, H. Remes, Laser-welded web-core sandwich plates under patch loading, Mar Struct 20, 25-48 (2007).
• [11] W. Piekarska, Numerical analysis of thermomechanical phenomena during laser welding process. The temperature fields, phase transformation and stresses, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa (2007).
• [12] P. Lacki, K. Adamus, K. Wojsyk, M. Zawadzki, Z. Nitkiewicz, Modeling of heat source based on parameters of electron beam welding process, Arch Metall Mater. 56 (2), 455-462 (2011).
• [13] D. Deng, W. Liang, H. Murakawa, Determination of welding deformation in fillet-welded joint by means of numerical simulation and comparison with experimental measurements, J Mater Process Tech. 183, 219-225 (2007).
• [14] SIMULIA, Abaqus analysis user’s manual. Version 6.7, Dassault System (2007).
• [15] SIMULIA, Abaqus theory manual. Version 6.7, Dassault System (2007).
• [16] W. Piekarska, M. Kubiak, Theoretical investigations into heat transfer in laser-welded steel sheets, J Therm Anal Calorim 110, 159-166 (2012).
• [17] K. Mundra, T. Deb Roy, Calculation of weld metal composition change in high-power conduction mode carbon dioxide laser-welded stainless steels, Metall Mater Trans B 24B (2), 145-155 (1993).
• [18] A. De, S. K. Maiti, C. A. Walsh, K. D. H. Bhadesia, Finite element simulation of laser spot welding, Sci Technol Weld Joi 8 (5), 377-384 (2003).
• [19] J. M. Dowden, The mathematics of thermal modeling, Taylor & Francis Group, USA (2001).
• [20] L. Sowa, A. Bokota, Numerical model of thermal and flow phenomena the process growing of the CC slab, Arch Metall Mater. 56, 359-366 (2011).
• [21] S. A. Tsirkas, P. Papanikos, Th. Kermanidis, Numerical simulation of the laser welding process in butt-joint specimens, J Mater Process Tech. 134, 59-69 (2003).
• [22] S. Serajzadeh, Modelling of temperature history and phase transformations during cooling of steel, J Mater Process Tech. 146, 311-317 (2004).
• [23] A. Bokota, T. Domański, Numerical analysis of thermo-mechanical phenomena of hardening process of elements made of carbon steel C80U, Arch Metall Mater. 52, 277-288 (2007).
• [24] P. M. C. L. Pacheco, L. F. G. de Souza, M. A. Savi, et al., Modeling of quenching process in steel cylinders, Mechanics of Solids in Brazil, Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, Brazil, 445-458 (2007).