| 2008 №06 (03) | 2008 №06 (05) |
Журнал «Автоматическая сварка», № 6, 2008 г., с. 25-31
Моделирование остаточных напряжений при лазерной сварке
А. Бокота, В. Пекарска
Политехника Ченстоховская, Республика ПольшаРеферат
Представлены математическая модель и расчет деформаций и напряжений, возникающих при лазерной сварке стального листа. Для определения температурного поля используется уравнение теплопроводности с конвективным членом, решаемое методом функции Грина. Модель фазовых превращений базируется на диаграмме непрерывного охлаждения свариваемой стали и уравнениях Авраами, Коистинена и Марбургера. При определении временных и остаточных напряжений в зависимости от термической нагрузки и фазовых превращений учитывается связь термофизических параметров с температурой и фазовым составом стали. В модели напряжений учитывается структурная и трансформационная деформация.
Ключевые слова: лазерная сварка, сталь, сварные соединения, модель, численное исследование, фазовый состав, структурная и трансформационная деформация, напряженное состояние
Список литературы
1. Особенности сварки тонколистовых низкоуглеродистых сталей импульсно-периодическим излучением CO2-лазера / В. Ю. Хаскин, С. Ю. Павловский, В. П. Таращук и др. // Автомат. сварка. — 2001. — № 2. — С. 42–45.2. Kyrsanidi An. K., Kermanidis Th. B., Pantelakis Sp. G. Numerical and experimental investigation of the laser forming process // J. Materials Proc. Technol. — 1999. — 87. — P. 281–290.
3. Liu Y.-N., Kannatey-Asibu E. Laser beam welding with simultaneous gaussian laser preheating // J. Heat Transfer, Trans. of the ASME. — 1993. — 115. — P. 34–41.
4. Karlsson L. Thermal stresses in welding. Thermal stresses I / Ed. R. B. Hetnarski. — Elsevier Science Publ. B. V., 1986.
5. Исследование влияния фазовых превращений на остаточные напряжения при сварке кольцевых стыков труб / В. И. Махненко, Е. А. Великоиваненко, О. В. Махненко и др. // Автомат. сварка. — 2000. — № 5. — С. 3–8.
6. Junek L., Slovacek M., Prantl A. Thermal and stress analysis of fusion welding process incorporating microstructure effect // Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах / Под ред. В. И. Махненко: Сб. тр. международ. конф. 16–20 сент. 2002, Кацивели, Крым. — Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 2002. — С. 161–170.
7. Bokota A., Piekarska W. State stresses in the heat-affected zone during laser welding process // Mechanical Eng. — 2003. — № 6. — P. 27–32.
8. Бокота А., Пекарска В. Напряженное состояние сварных соединений, выполненных лазерной сваркой с подогревом // Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах / Под ред. В. И. Махненко: Сб. тр. международ. конф. 13–17 сент. 2004, Кацивели, Крым. — Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 2004. — С. 32–37.
9. Ossenbrink R., Michailov V., Wohlfahrt H. Numerical simulation of welding stresses and distortions in consideration of temporal and local changes of srain rate // Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах / Под ред. В. И. Махненко: Сб. тр. международ. конф. 13–17 сент. 2004, Кацивели, Крым. — Киев: ИЭС им. Е. О. Патона, 2004. — С. 144– 148.
10. Пекарска В. Численное моделирование структуры металла в ЗТВ при сварке стали повышенной прочности // Автомат. сварка. — 2007. — № 4. — С. 9–14.
11. Zienkiewicz O. C., and Taylor R. L. The finite element method. — Fifth edition. — Butterworth-Heinemann, 2000. — Vol. 1–3.
12. Coret M., Combescure A. A mesomodel for the numerical simulation of the multiphasic behavior of materials under anisothermal loading (application to two low-carbon steels) // International J. of Mechanical Sci. — 2002. — P. 1947– 1963.
13. Coret M., Calloch S., Combescure A. Experimental study of the phase transformation plasticity of 16MND5 low carbon steel induced by proportional and nonproportional biaxial loading paths // European J. of Mechanics A/Solids. — 2004. — 23. — P. 823–842.
14. Hougardy H. P. Calculation of the isothermal transformation into different microstructures from measurements with continuous cooling // Materials Technology, Steel Research. — 1990. — 61, № 10.
15. Melander M. Computational and experimental investigation of induction and laser hardening. Linkoеping Studies in Sc. and Techn.: Diss. 124, Linkoеping, 1985. — 124 р.
16. Koistinen D. P., Marburger R. E. A general equation prescribing the extent of the austenite-martensite transformation in pure iron-carbon alloys and plain carbon steels // Acta Metallurgica. — 1959. — 7. — P. 59–60.
17. Guеr H. C., Tekkaya E. A. Numerical investigation of nonhomogeneous plastic deformation in quenching process // Materials Sci. and Eng. — 2001. — P. 164–169.
18. Taleb L., Sidoroff F. A micromechanical modelling of the Greenwood-Johnson mechanism in transformation induced plasticity // International J. of Plasticity. — 2003. — P. 1821–1842.
This article is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.