Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.26
no.3
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pp.471-478
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2002
In real structures, multi-spot welded joints are more frequently used than a single-spot welded joint. Most researches, however, have been focused to a single-spot welded joint until now. In this paper, the fatigue behavior of multi-spot welded joints are investigated using the finite element solutions of the multi-spot welded specimens. The local strain approach is used rather than the stress intensity factor approach to estimate the fatigue life since the former is quite simple and straightforward. It is found that the fatigue behavior of multi-spot welded joints is different from that of single-spot welded joints. The local strain approach is still applicable to multi-spot welded joints.
In real structure, multi-point spot welded joints are more frequently used than a single-point spot welded joint. Most researches, however, have been focused to a single-point spot welded joint until now. In this paper, the fatigue behavior of multi-point spot welded joints are investigated both experimentally and analytically using the finite elements. The local strain approach is used rather than the stress intensity factor approach to estimate the fatigue life since the former is quite simple and straightforward. It is found that the fatigue behavior of multi-point spot welded joints is different from that of single-point spot welded joints. The local strain approach is still applicable to multi-point spot welded joints.
Stainless steel sheets are commonly used for vehicles such as the bus and the train. These are mainly fabricated by spot-welding. By the way, its fatigue strength is lower than base metal due to high stress concentration at the nugget. edge of the spot-welding. By the way, its fatigue strength is lower than base metal due to high stress concentration at the nugget edge of the spot-welding point. Especially, it is influenced by welding conditions as well as geometrical factors of spot welded joint. Therefore, it is not too much to say that structural rigidity and strength of spot-welded structures is decided by fatigue strength of spot welded lap joint. Thus, it is necessary to establish a reasonable and systematic long life design criterion for the spot-welded structure. In this study, numerical stress analysis was performed by using 3-dimensional finite element model on IB-type spot-welded lap joint of 304 stainless steel sheet under tension-shear load. Fatigue tests were also conducted on them having various thickness, joint angle, lapped length, and width of the plate. From the results, it was found that fatigue strength of IB-type spot-welded lap joints was influenced by its geometrical factors, however, could be systematically rearranged by maximum principal stress ({TEX}$σ_{1max}${/TEX}) at the nugget edge of the spot-welding point.
Fatigue strength of the spot welded lap joint is considerably influenced by corrosive environments. Particularly, the chloride and the sulfide are most injurious to strength of the spot welded lap joint. Therefore, there is a need to evaluate its effect to corrosion fatigue strength for safe life design of spot welded structures. In order to evaluate their corrosion fatigue strength, corrosion fatigue tests on the spot welded lap joints of the uncoated and the coated high strength steel sheets were conducted in air and in 10% NaCl solution. Corrosion fatigue strength of the uncoated specimens were entirely lower than the coated one in NaCl solution, but those of the coated specimens in NaCl solution were lower than in air. And stress distribution in single spon welded lap joint subjected to tension-shear load was investigated by the finite element method. Using these results, we tried to evaluate corrosion fatgue strength of the various spot welded lap joints with maximum stress $\sigma_{max}$ at edge on loading side of the spot welded lap joint. We could find that corrosion fatigue strength could be quantitatively and systematically rearranged by $\sigma_{max}$.
The resistance spot-welded region in most current finite element crash models is characterized as a rigid beam at the location of the welded spot. The region is modeled to fail with a failure criterion which is a function of the axial and shear load at the rigid beam. The calculation of the load acting on the rigid beam is important to evaluate the failure of the spot-weld. In this paper, numerical simulation is carried out to evaluate the calculation of the load at the rigid beam. At first, the load on the spot-welded region is calculated with the precise finite element model considering the residual stress due to the thermal history during the spot welding procedure. And then, the load is compared with the one obtained from the model used in the crash analysis with respect to the element size, the element shape and the number of imposed constraints. Analysis results demonstrate that the load acting on the spot-welded element is correctly calculated by the change of the element shape around the welded region and the location of welded constrains. The results provide a guideline for an accurate finite element modeling of the spot-welded region in the crash analysis of vehicles.
Stress distribution and deformation on the CT-type(Cross Tension type) spot welded lap joint subjected to out of plane tensile load were investigated by finite element method. Using the maximum principal stresses at the nugget edge obtained by FEM analysis, evaluated the fatigue strength of the CT-type spot welded lap joints having various dimensions and materials. and also, the influence of the geometrical parameters of CT-type spot welded lap joints on stress distribution and fatigue strength must be evaluated. thus, in this paper, ${\Delta}P-N_f$ curve were obtained by fatigue tests. Using these results, ${\Delta}P-N_f$ curve were systematically rearranged in the $\Delta\sigma-N_f$ relation with the hot spot stresses at the CT-type spot welded lab joints. It was found that the proposed $\Delta\sigma-N_f$ relation could provide a more reasonable fatigue design criterion for the CT-type spot welded lap joints.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.7
no.6
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pp.214-221
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1999
Spot welding is very important and useful technology in fabriaction of the thin sheet structure such as the automobile, train and air craft, Because fatigue strength of the spot welding point is however considerably lower than base metal due to stress concentration at the nugget edge, reasonable fatigue strength evaluation of spot welded lap joint is very important to estimate the reliability and durability of th spot welded structure and to establish a criterion of ling life fatigue design. For reasonalbe fatigue strength evaluation, it is necessary to estimate the fatigue strength of spot welded lap joints, systematically. So far, many investigators have numerically and experimentally studied on the systematic fatigue strength estimation for various spot welded lap joints, and the methods suggested has been considerably accumulated. By the way, for applying them in practical fatigue design of the thin sheet structure fabricated by spot welding ,it is also necessary to verify their efficiency and reliability on the predicted results, Therefore, in this study, a statistical fatigue strength estimation method for spot welded lap joints was developed by using the Weibull probability distribution function. From the result, it was found that fatigue strength and fatigue life of the spot welded lap joints having various dimension were able to be statically predicted . And also, a reliable criterion for long life fatigue design of the spot welded lap joint could be established.
Seo, Do-Won;Yoon, Ho-Chel;Choi, Jun-Yong;Lim, Jae-Kyoo
Proceedings of the KSME Conference
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2003.04a
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pp.358-363
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2003
Spot welded structure is operated in diverse situation because of temperature, humidity and precipitation. In addition factors of environmental pollution such as acid rain, that courses corrosion, have the tendency to increase, But spot welded structure strength is affected by dampness and environment temperatures. Therefore, it is important to evaluate effect of temperature of spot welded part, In this study, the strength distribution of spot welded plates is evaluated about the environmental temperature of zine coated steel plates and test is conducted with welded part immersed in distilled and synthetic sea water. Specimens are immersed into water for 10, 100, 500 and 1000hours to evaluate the effects of water immersion time on tensile-shear strength under the conditions of -40, 0, 20 and $50^{\circ}C$. Strength is evaluated by tensile-shear test. The conditions of spot welding are 240kgf electrode force, 10KA welding current with 0 and 5mm clearance. From this study, spot welded specimens with clearance have lower tensile-shear strength in the distilled water or synthetic sea water comparing with spot welded specimens without clearance. And they have lower tensile-shear strength under $-40^{\circ}C$ and over $50^{\circ}C$.
In order to classify the mechanical phenomena of thermal elasto-plastic behavior on the multi-spot welded joints, this study has tried to carry out three-dimensional thermal elasto-plastic analysis on them. However, because the shape of multi-spot welded joints is not taxi-symmetric, unlike the cafe of single-spot welded joint, the solution domain for simulation should be three dimension. Therefore, in this paper, firstly, the three-dimensional thermal elasto-plastic program is developed by an iso-parametric finite element method. Secondly, from the results analyzed by developed program, this has clarified mechanical characteristics and their production mechanism on single and multi-spot waled joints. Moreover, it has been intended to make clear effects of pitch length on welding residual stresses, plastic strain of multi-spot welded joints.
Since stainless steel plates have good mechanical properties, weldability, appearance and resistance of corrosion, these are traditionally used for vehicles such as the bus and the train. And they are mainly fabricated by spot welding. But fatigue strength of their spot welded joint is considerably influenced by welding conditions as well as geometrical factors. Thus a reasonable and systematic criterion for long life design of spot welded body structure must be established. In this report, strain energy density was analyzed by using 3-dimensional finite element model about the IB-type spot welded lap joint under tension-shear load. Fatigue tests were conducted on them having various thickness, joint angle, lapped length and width. From their results, it was found that fatigue strength of the IB-type spot welded lap joints could be effectively and systematically rearranged by strain energy density at the edge of nugget.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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