Kaynak işleminde meydana gelen kalıcı gerilmelerin ve çarpılmaların bilgisayarla simülasyonu

Abstract

Kaynak simülasyonlarında en popüler ısı kaynağı modeli Goldak çifte elipsoid modelidir. Çünkü çift elipsoid şekli çok iyi bir kaynak yaklaşımı sağlamaktadır. Basitçe özetleyecek olursak, bu modelde sadece kaynak derinliği ve şekli gibi bilgiler dışında bir Gauss güç yoğunluğu dağılımı kullanılır. Böylece diğer modellere göre basit havuz şekilleriyle daha gerçekçi kaynak uygulamalrı sağlamış olur. Ancak özellikle tozaltı kaynakta görülen çift elipsolid şeklindeki kaynak havuzu daha karmaşık durumlarda doğru ve geçici sıcaklık alanı hesaplamak için güç yoğunluğu dağılımı yöntemi gereken sonuçları elde edilmesi açısından yeteri kadar gerçekçi sonuçlar vermeyebilir. Bu nedenle, bu zorluğu aşmak için farklı bir yaklaşım kullanılması gerekir. Bu yüzden, bu araştırmada, kaynak banyosunun doğru şeklini oluşturmak için bazı değişiklerle yeni bir yaklaşım kullanarak, çift elipsoid modeliyle daha doğru sonuçlara ulaşılabileceği öne sürülmüştür. Daha sonra, Abaqus 6.7 CAE sonlu elemanlar yazılımı kullanarak bir plaka üzerinde elde edilen sıcaklık dağılımı ve artık gerilmelerinin deneysel sonuçları ve çözümleri karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar tozaltı kaynak işlemi için iyi bir yaklaşım göstermektedir.

The most popular heat source model in finite element welding simulations is Goldak?s double ellipsoid model because the double ellipsoid shape gives a good approximation for many arc welds. Simply, the model uses the depth and shapes information of a weld and utilizes a Gaussian distribution of power density in double ellipsoid, it produces more flexible and realistic weld applications with simple pool shapes compared to the other models. However, when the shape of a weld pool is more complicated than the shape of a double ellipsoid especially as observed in submerged arc welds, it is not realistic to use the power density distribution function to accurately compute the transient temperature field. Therefore, it has to be found a new way to overcome this difficulty. Thus, in this research, a new approach has been proposed for using double ellipsoid model with some modifications to generate the correct shape of the weld pool. Then, the corresponding finite element temperatures distribution and residual stresses have been obtained on a plate in Abaqus 6.10 CAE software using user subroutines and compared the solutions with experimental results. The results show good approximation for submerged arc welding process.