Wykorzystanie pakietu Abaqus do symulacji numerycznej zjawisk cieplnych w procesie spawania wiązką laserową

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

Warianty tytułu

EN

Using Abaqus FEA for numerical simulation of thermal phenomena in laser beam welding process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca przedstawia wyniki analizy numerycznej zjawisk cieplnych towarzyszących procesowi spawania laserowego. Pole temperatury generowane ruchomym źródłem ciepła otrzymano z numerycznego rozwiązania równania zachowania energii z prawem Fouriera metodą elementów skończonych. Do obliczeń zastosowano moduł Abaqus/Standard. W modelowaniu rozkładu mocy objętościowych źródeł ciepła wykorzystano procedurę DFLUX, gdzie źródło wiązki laserowej opisano rozkładem gaussowskim z liniowym spadkiem gęstości mocy w kierunku penetracji materiału. W obliczeniach uwzględniono zmienne z temperaturą własności termofizyczne oraz ciepła przemian ciało stałe – ciecz i ciecz – gaz. Przedstawiono wyniki symulacji numerycznych pola temperatury w złączu doczołowym i teowym. Oszacowano kształt i wielkość poszczególnych stref złączy spawanych.

EN

This paper presents the results of numerical analysis of thermal phenomena accompanying laser welding process. Temperature fifi eld gener-- ated by movable heat source was obtained by the numerical solution of energy conservation equation with Fourier law in finite element method. Abaqus/Standard module was used in calculations. DFLUX subroutine was used during modelling of volumetric heat sources power distribution, in which laser beam heat source was described by Gaussian distribution with assumed linear decrease of power intensity in direction of material penetration. Temperature dependent thermo-physical parameters and latent heats of solid−liquid and liquid−gas transformations were taken into account in calculations. The results of numerical simulations of temperature field in butt-joints and T-joints are presented. The shape and size of each characteristic zone of the joint is estimated.

Słowa kluczowe

PL

spawanie laserowe; zjawiska cieplne; modelowanie numeryczne; pole temperatury; analiza MES

EN

laser welding; thermal phenomena; mathematical model; temperature field; finite element analysis

• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 79, nr 6
• Strony: 438--442
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piekarska, W.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa,

autor

Kubiak, M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa,

autor

Saternus, Z.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa,

Bibliografia

• 1. Abaqus analysis user’s manual. Version 6.7, SIMULIA, Dassault System 2007
• 2. Abaqus theory manual. Version 6.7, SIMULIA, Dassault System 2007
• 3. Deng D., Liang W., Murakawa H.: Determination of welding deformation in fillet-welded joint by means of numerical simulation and comparison with experimental measurements, 2007, 183, s. 219÷225
• 4. Gery D., Long H., Maropoulos P.: Effects of welding speed, energy input and heat source distribution on temperature variations in butt joint welding, Journal of Materials Processing Technology, 2005, 167, pp. 393÷401
• 5. Piekarska W.: Analiza numeryczna zjawisk termomechanicznych procesu spawania laserowego. Pole temperatury, przemiany fazowe i naprężenia, s. Monografie 135, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa, 2007
• 6. Pilarczyk J., Banasik M., Dworak J., Stano S.: Technologie zastosowania wiązki laserowej w Instytucie Spawalnictwa,, Przegląd Spawalnictwa, 2006, nr 5-6, s. 6÷10
• 7. Shanmugam N.Siva, Buvanashekaran G., Sankaranarayanasamy K., Kumar S. Ramesh:. A transient finite element simulation of the temperature and bead profiles of T-joint laser welds, Materials and Design, 2010, 31, pp. 4525÷4542
• 8. Tsirkas S.A., Papanikos P., Kermanidis Th.: Numerical simulation of the laser welding process in butt-joint specimens, J. of Materials Processing Techn., 2003, 134, pp. 59÷69