Model analysis of complex spatial structres' strength

[Е. Џиндо]

XIV, 113 листова

Област техничких наука, машинство - Технологија материјала, механика лома / technical science - materials and technology, fracture mechanics

Експериментално анализирање раста прслине у појединим конституентима завареннх спојева комплексно легираннх челика високе чврстоће на епруветама и у реалним конструкцијама, као и утицај раста прслине на сигурност завареног споја управо је циљ овог рада. Да би се омогуhило заваривање таквих конструкцијских челика, додатни материјал за заваривање се пројектује тако да метал шава након заваривања има нешто мању чврстоћу од основног метала (андермечинг ефект). У тако завареном споју до пластичног течења ће доћи прво у металу шава. Тек након ојачавања МШ до нивоа границе течења ОМ долази до ппастичног деформисања ОМ. Циљ овог рада је да се покажу нумерички модели, допринос анализи проблема из референтне области који се састоји управо у могућности да се на брз и релативно једноставан начин развоја модела који ће на меродаван начин представити реално понашање епрувета,, у погледу концентрације напона и поља деформацијатоком релевантних оптерећења. Нумеричком анализом могуће је приказати и ширење прслине, односно промена њене дужине у односу на иницијалну вредност од 2.3 mm. Ови резултати се такође могу искористити и као основа за будућа истраживања, која би могла да се баве испитивањем понашања оваквих епрувета на заморно оптерећење, с обзиром да су посуде под притиском (област примене оваквих материјала) управо изложене оваквом оптерећењу и најчешће отказују услед истог. Дакле, прво су примењене метода коначних елемената као нумеричка метода, као и две експерименталне методе метода мерних трака и метода за дигиталну корелацију слика. Детаљно је сакупљена, проучена и систематизована научна литература из области везана за све аспекте ове дисертације. Анализирана је разлика у понашању завареног споја као целине и његових конституената и затезањем су испитане епрувете са металом шава мање и веће чврстоће у односу на основни метал што је важно и за оцену отпорности према ширењу прслине, даје основне податке о понашању материјала при оптерећивању...

The main goal in this research is the experimental crack growth analysis for certain welded joint constituents of complex high strength alloyed steels, concerning both the specimens and real structures, as well as the influence of crack growth on the safety of the welded joint. In order to perform the welding of such structural steels, the welding filler material is designed to obtain a somewhat lower value of the weld metal strength than the strength of the parent metal (PM) (undermatching effect). The onset of plastic flow in this type of welded joint occurs initially in the weld metal (WM). Thus, plastic deformation in the PM does not occur until the deformation hardening of the WM reaches the plasticity limit of the PM. First, the finite element method is applied as a numerical tool, followed by two experimental methods: the strain gauge method, and the digital image correlation method. Literature connected to all the disciplines concerning this research has been collected, studied and systematized in detail. The difference in the welded joint behaviour as a whole and its constituents has been analysed through tension testing of specimens produced with both overmatched and undermatched weld metal, which is important for assessing the crack growth resistance, since it brings major results on the material behaviour of the loaded structure. In the effort to prove this assumption, at first - based on experimental results the numerical simulation is performed by applying ABAQUS software on three-point bending specimen behaviour. The application of the finite element method has proved an acceptable weldability of the undermatched steel weld and the resistance to crack growth and brittle fracture. The possibilities for a fast and relatively simple model development are shown, representing competent realistic specimen behaviour, both concerning stress concentrations and deformation fields in external loading experimental conditions. These models clearly depict the crack propagation. The procedure for experimental analysis is defined, and based on the results obtained, the stresses and plastic deformations have been confirmed to reach the highest levels at locations of acting loads and crack tips, as has been expected...

заварени хетерогени спој, андермечинг, метода коначних елемената, чврстоћа, нумеричка симулација, пластичне деформације, метода мерних трака

heterogenous welded joint, undermatching, finite element method, strength, numerical simulation, plastic deformation, strain gauge method

621.791.05-025.25:669.15-194:539.42(043.3)

Tekst