On modelling of the heat generation Turing friction stir welding using combined discrete/finite element approach

• Autorzy: Krzyzanowski M. , Rainforth W. M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie generowania ciepła podczas procesu FSWz zastosowaniem kombinowanej metody elementów dyskretnych i skończonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The concept of combining the latest finite element (FE) and discrete element (DE) multiscale numerical technologies for modelling of the tool/workpiece interface during high shear processing is descnbed. The potential of FE tools and techniques merged with DE based transient dynamics is highlighted. The described numerical approach combines the DE transient dynamics used for meso- level modelling with FE analysis used for macro- level simulation. The transfer processes are described by the system of diffusion and motion equations including contact detection and interaction solutions for particles integrated in time. As an example of the application, modelling of the tool/workpiece interface including heat generation during friction stir welding (FSW) is considered.

PL

W pracy opisano koncepcję wieloskalowego połączenia metod elementów skończonych (FE) i elementów dyskretnych (DE) i zastosowania tego podejścia do modelowania powierzchni styku narzędzie-materiał w procesie intensywnego ścinania. Przedstawiono korzyści jakie wynikają z połączenia możliwości obliczeniowych metody elementów skończonych w skali makro z opisem dynamiki stanów przejściowych przez metodę elementów dyskretnych w skali mezo. Procesy przepływu ciepła i masy opisane są przez układ równań dyfuzji i ruchu, włączając identyfikację powierzchni styku oraz wzajemne oddziaływanie integrowanych cząstek w czasie procesu. Jako przykład zastosowania opracowanego modelu pokazano symulację zjawisk w powierzchni styku narzędzie-materiał w procesie FSW (ang. friction stir welding).

Słowa kluczowe

EN

friction stir welding; multiscale numerical analysis; combined finite-discrete element method; combined mechanical and heat transfer problem; heat generation

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, No. 1
• Strony: 185--189
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Krzyzanowski M.

autor

Rainforth W. M.

Bibliografia

• Buffa, G., Fratini, L., Micari, F., 2010, Numerical simulation of friction stir welding of Ti-6A1-4V titanium alloys, Steel Research Int., 81(9), 1104-1107 (spec, issue Conf. Metal Forming).
• Colegrove, P.A., Shercliff, H.R., 2004, Development of Trivex friction welding tool Part 1 - two dimensional flow modeling and experimental validation, Sci. Technol. Weld. Joining, 9(4), 345-351.
• Deng, X., Xu, S., 2001, Solid mechanics simulation of friction stir welding process, Transactions of NAMRI/SME, SME, 29, 631-638.
• Hot Working Guide A compendium processing maps, 1997, ed. Y.V.R.K. Prased, S. Sasidhara, ASM International.
• Kalemba, I., Kopyscianski, M., Dymek, S., Hamilton, C, 2010, Investigation of friction stir welded Al-Zn-Mg-Cu Aluminium alloys, Steel Research International, 81(9), 1088-1091 (spec, issue Conf. Metal Forming).
• Luding, S., 2004, Micro-macro transition for anisotropic, frictional granular packing, Int. J. Sol. Struct., 41, 5821-5836.
• Metals Handbook, 1990, Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials, Vol. 2, 10th ed., ASM International.
• Mishra, R.S., Ma, Z.Y., 2005, Friction stir welding and processing, Materials Science and Engineering, 50, 1-78.
• Munjiza, A., 2004, The combined finite-discrete element method, Wiley, West Sussex, UK.
• Nandan, R., DebRoy, T., Bhadeshia, H.K.D.H., 2008, Recent advances in friction-stir welding - process, weldment structure and properties, Progress in Materials Science, 53, 980-1023.
• Onate, E., Rojek, J., 2004, Combination of discrete element and finite element methods for dynamic analysis of geomechanics problems, Comput. Methods Appl. Mech. Engrg., 193,3087-3128.
• Schmidt, H.B., Hattel, J.H., 2008, Thermal modelling of friction stir welding, Scripta Materialia, 58(5), 332-337.
• Song, M., Kovacevic, R., 2003, Thermal modeling of friction stir welding in a moving coordinate system and its validation, Int. J. Machine Tools & Manufact., 43, 605-615.
• Tang, Z., Xu, J., 2006, A combined DEM/FEM multiscale method and structure failure simulation under laser irradiation, Proc. Shock Compression of Condensed Matter-2005, eds, Furnish M.D., Elert M., Russell T.P., White C.T., American Institute of Physics, 363-366.
• Threadgill, P.L., Leonard, A.J., Shercliff, H.R., Withers, P.J., 2009, Friction stir welding of aluminium alloys, International Materials Reviews, 54-2, 49-93.
• Xu, S., Deng, X., 2002, A three-dimensional model for the friction-stir welding process, Proc. 21s' Southeastern Conf. on Theoretical and Applied Mechanics (SECTAM XXI), Orlando, Florida, May 19-21, 699-704.