Kaynaklı yapılardaki artık gerilmelerin ve distorsiyonların sonlu elemanlar yöntemiyle analizi
Finite element analysis of residual stresses and distortion in weldments
- Tez No: 83022
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT VURAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Distorsiyon, Kalıntı gerilmeleri, Kaynak, Sonlu elemanlar yöntemi, Distortion, Residual stresses, Welding, Finite element method
- Yıl: 1999
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
KAYNAKLI YAPILARDAKİ ARTIK GERİLMELERİN VE DİSTORSİYONLARIN SONLU ELEMANLAR YÖNTENİYLE ANALİZİ ÖZET Malzemelerin kaynak ısısına cevabı, bazı durumlarda artık gerilmeler ve distorsiyonlar gibi metalurjik ve mekanik problemlere yolaçar. Kaynaklı parçalarda, ısınma ve soğuma hızındaki farklılık nedeniyle, artık gerilmeler ve distorsiyonlar oluşur. Artık gerilmeler, dış etkenlerden oluşan gerilmelerle birlikte, beklenmedik zamanlarda parçanın kırılmasına yol açabilir. Distorsiyonlar ise, boyut hassasiyetini olumsuz yönde etkiler. Bunun için kaynak işleminden sonra ek bir işlem yapmak gerekir. Bu nedenle kaynaklı parçalarda oluşan artık gerilmelerin ve distorsiyonların önceden tahmini, önemli bir araştırma konusu olarak araştırıcıların ilgisini çekmiştir. Deneysel çalışmalar, bir çözüme ulaşmak için başvurulan yollardan biridir. Ancak tek başına deneyler, kaynak ısısına maruz malzemenin karmaşık davranışına yolaçan faktörleri incelemeye ve bunların birleşik etkilerini birbirinden ayırmaya yeterli değildir. Sonlu elemanlarla modelleme, kaynak davranışını fiziksel kanunlara göre benzeştirir. Bu nedenle modelin karmaşıklığına bağlı olarak malzemenin ısıl cevabının niteliksel ve niceliksel değişimleri, bir sonlu elemanlar modelinde temsil edilebilir. Deneysel çalışmaların sayısı azaltılabilir. Bu çalışmada, içköşe kaynaklı bir I - profilinde oluşan artık gerilmeler ve distorsiyonlar sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmiştir. Çalışma, altı bölümden meydana gelmektedir. Birinci bölümde; artık gerilmelerin ve distorsiyonların kaynaklı parçalardaki önemi anlatılmıştır. İkinci bölümde, çeşitli kaynak tiplerinde enine ve boylamasına artık gerilmeler ve bunların nedenleri, mikroskopik ve makroskopik ölçekteki artık gerilmeler, artık gerilmelerin oluşumu ve denge şartlarından bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde; kaynaklı yapılarda oluşan artık gerilme türleri verilmiştir. Dördüncü bölümde, kaynaklı yapılarda oluşan temel distorsiyon tipleri, çeşitli kaynak tipleri ve paso sayısının enine büzülmeye etkisi ve değişik kaynak yöntemlerinde açısal distorsiyon ele alınmıştır. Beşinci bölümde; sonlu elemanlar yöntemi tanıtılmış ve bu yöntemler kaynaklı yapılardaki artık gerilme ve distorsiyonların analizi üzerine yapılan çalışmalar tanıtılmıştır. Altıncı bölümde bu tezde yapılan çalışmalar ele alınmış; sayısal ve deneysel çalışmaların sonuçları verilmiş ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Artık gerilme dağılımı ve açısal distorsiyon değerleri hesaplanmıştır. Deneysel sonuçlarla sayısal sonuçların büyük oranda uyumlu olması, sayısal modellemenin tatminkar olduğunu göstermektedir. IX
Özet (Çeviri)
FINITE ELEMENT ANALYSIS OF RESIDUAL STRESSES AND DISTORTION IN WELDMENTS SUMMARY The thermal response of materials to a welding heat source sometimes causes metallurgical and mechanical problems, e.g. residual stresses and distortion and changes in mechanical properties due to changes in the microstructure. Residual stresses and distortion take place in weldments due to local heating and cooling. When the residual stresses combine with the external forces, unexpected failure can be observed during service life of weldments. On the other hand distortion can effect the dimensional accuracy of the products. Therefore some additional straightening processes are needed after welding. For this reason the prediction of the amount and distribution of residual stresses and distortion before welding has been an important subject for researchers. Experimental testing is one way to approach solution. However experiments alone can not separate the factors involved and their integrated effects on the complex behavior of the material subjected to the welding heat. Finite element modelling simulates the welding behavior according to the physical laws. Therefore quantitative or qualitative changes of thermal response of material, depending on the complexity of the model, can be traced in a finite element model. The amount of experimental effort can be minimized. In this thesis, the residual stresses and distortion taken place in a welded l-profile is investigated with finite element method. The thesis consists of six chapters. In the first chapter it is explained the importance of the residual stresses and distortion in weldments. In the second chapter it is mentioned the transverse and longidutional residual stresses observed in different weld types and their reasons as well as the microscopic and macroscopic scale residual stresses and the balance conditions. The third chapter includes the main types of residual stress taken place in welded structures. The fourth chapter consist of the main types of distortion, effect of weld types and number of passes on angular distortion in different weld types. In the fifth chapter the finite element method is defined and it is given the studies on the finite element analysis of residual stresses and distortion observed in welded structures. In the sixth chapter the numerical and experimental studies are given with their results, and they are compared with each other. The distribution of residual stresses and the magnitude of angular distortion are computed by numerical and experimental results. The agreement of the numerical and experimental results shows that the finite element analysis of the problem is satisfactory.
Benzer Tezler
- HI, HII, 17 Mn 4 ve 19 Mn 5 kazan çeliklerinin kaynağında ITAB'nin tokluğuna ısı girdisinin ve gerilme giderme tavlamasının etkileri
The Effects of heat input and stress-relief tempering on the toughness of the HAZ in the welding of type HI, HII, 17 Mn 4 and 19 Mn 5
ADNAN DİKİCİOĞLU
- İki kademeli bir biyolojik arıtma tesisinde arıtma süreçlerinin ve potansiyelinin irdelenmesi
Evaluation of treatment processes and potential in a two-stage biological treatment plant
HASAN KARAKAYA
