In this paper, a study on the residual stress of plate with longitudinal stiffeners is explained in terms of the welding sequences. In order to verify the results of numerical analysis, the hole drilling method (HDM) is performed, to measuring the residual stresses of the test plates in $CO_2$ Flux Cored Arc Welding (FCAW) under various welding conditions. The non-linear transient analysis technique for the numerical analysis in a large and complicate structure is considered. The residual stress of plate in consideration of the welding sequences and directions is evaluated by some numerical simulations and also by experiments. Comparison of numerical analysis results with experimental data shows the accuracy and validity of the proposed method.
One of the major characteristics that affects the life of welded steel water pipes is the stress distribution caused by welding and external forces. Some studios have bean carried out on the residual stress of steel water pipes. But the results on the stress distributions by welding and complex external forces are rare, because real water pipes operate under the ground and many kinds of external forces act simultaneously on the joints. To understand the complex stress distributions of welded joints, therefore predictions by numerical or analytic methods are required. In this study, temperature and stress distributions in steel water pipes produced by welding are predicted by a three-dimensional finite element method(FEM). Based on these results, stress distributions by welding and complex external forces are evaluated by adopting the same numerical method. The influence of some post weld heat treatments on residual stress distributions is also investigated.
Finite element analysis and experiment were peformed to estimate the fatigue strength for the lap joint of laser weld. To consider quantitatively residual stress which effects on the fatigue strength of the lap joint of laser weld, after three dimensional modeling for the longitudinal and transverse direction, residual stress fields in the weldment were calculated using thermo-elastic-plastic finite element analysis, then the equivalent fatigue stress considering the residual stress was obtained. To ensure reliability of calculated fatigue strength, fatigue tests were performed. The calculated and experimental results showed a good agreement. The fatigue strength considering a residual stress was lower than that of without considering a residual stress in the lap joint of laser welding. The fatigue strength in the transverse direction was higher than that of longitudinal direction.
Kim, Dong Wook;Jun, Hyun Kyu;Lee, Sang Hwan;Chang, Yoon Suk
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.33
no.7
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pp.551-558
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2016
Reduction of welding residual stress is very important in the railway industry, but calculating its distribution in structures is difficult because welding residual stress formation is influenced by various parameters. In this study, we developed a finite element model for simulating the repair welding process to recover a surface damaged rail, and conducted a series of parametric studies while varying the cooling rate and the duration of post weld heat treatment (PWHT) to find the best conditions for reducing welding residual stress level. This paper presents a three-dimensional model of the repair welding process considering the phase transformation effect implemented by the ABAQUS user subroutine, and the results of parametric studies with various cooling rates and PWHT durations. We found that heat treatment significantly reduced the residual stress on the upper rail by about 170 MPa.
Numerical prediction of welding-induced residual stresses using the finite element method has been a common practice in the development or refinement of welded product designs. Various researchers have studied several thermal models associated with the welding process. Among these thermal models, ramp heat input and double-ellipsoid moving source have been investigated. These heat-source models predict the temperature fields and history with or without accuracy. However, these models can predict the thermal characteristics of the welding process that influence the formation of the inherent plastic strains, which ultimately determines the final state of residual stresses in the weldment. The magnitude and distribution of residual stresses are compared. Although the two models predict similar magnitude of the longitudinal stress, the double-ellipsoid moving source model predicts wider tensile stress zones than the other one. And, both the ramp heating and moving source models predict the stress results in reasonable agreement with the experimental data.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Technology Engineers
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v.9
no.5
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pp.96-104
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2000
This paper represents to develop a computer software system which is capable to analyze the phase transformation of high strength steel(BV-AH32) and to predict heat transfer and welding residual stress due to phase transformation during Gas Metal Arc(GMA) welding. The developed model was considered temperature dependent properties such as young's modules, coefficient of thermal expansion and yield stress as well as the double ellipsoidal heat distribution by the moving arc. From the results, it was found that the longitudinal and transverse residual stresses calculated by the coupled analysis of heat transfer, residual stress and phase transformation showed good agreement with the experimental data. In addition, the temperature distribution as well as longitudinal and transverse residual stresses of weldment by the 1-pass and 2-pass of welding were also determined.
Most of ferrous b.c.c weld materials may experience martensitic transformation during rapid cooling after welding. And it is well known that volume expansion due to phase transformation could influence in the case of welding of high tensile strength steels on the relaxation of welding residual stress. To apply this effect practically, it is a prerequisite to establish a numerical model which is able to estimate the effect of phase transformation on residual stress relaxation quantitatively. In this study, we investigated the effect of phase transformation on the relaxation of welding residual stress through experiment. And three-dimensional thermal elastic-plastic FEM analysis is conducted to reproduce the effect of phase transformation on the relaxation of welding residual stress. Also we carried out the analysis of welding residual stress in welds of similar or dissimilar steels considering the effect of residual stress relaxation due to phase transformation.
In the present study, two-dimensional plane deformation thermo elasto-plastic analysis has been carried out, in order to investigate the thermal and mechanical behaviour (residual stress, plastic strain, magnitude of stress and their distribution and production mechanism) on multi-pass FCA butt weldment of high strength EH36-TMCP ultra thick plate. Moreover, this study can be considered as a basis for analysing the fracture toughness, KIC, and its effect on welding residual stress redistribution with notch on multi-pass FCA butt weldment, in future. The results of welding residual stress obtained from thermo elasto-plastic analysis has been compared and verified with the results measured by XRD.
Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.13
no.3
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pp.119-125
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2004
Generally, it is used the compensation spring to compensate the inaccuracy of screen image induced by thermal deformation in CRT monitor. Its mechanism is bi-metallic system made of heterogeneous metals and these is bonded by laser welding. But laser welding induces the non-uniform temperature distribution and locally residual stress is yielded by these temperature deviation. This paper studies residual stress of laser weldment using FEA and hole drilling method. The results are followed. In the case of heterogeneous materials weldment, higher residual stress induced in the weldment region of SUS 304 which have larger CTE than Ni 36 and residual stress on the middle of specimen is higher by 10.9% than that of its surface Measured residual stress of SUS 304 yield 481MPa and that of Ni 36 is 140.5MPa in the vicinity of the welding region. And the residual distribution is very similar in comparison with FEA result.
Apparent mechanical properties in structural components can be different from the initially designed values due to the formation of the residual stress in metal forming and welding. Therefore, the evaluation of residual stress has great importance in the reliability diagnosis of structural components. A nondestructive instrumented indentation technique has been proposed to evaluate various strength concerning mechanical properties from the analysis of load-depth curve. In this study, quantitative residual stress estimation on API X65 welded joints for natural gas pipeline was performed by analyzing the variation of indentation loading curve by residual stress through a new proposed theoretical model. The residual stress from the indentation method was compared with that from the saw-cutting method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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