Published January 1, 2008 | Version v1
Publication Open

On the Influence of Welding Residual Stresses on the Dynamic Behavior of Structures

Creators

  • 1. Universidade Federal de Uberlândia

Description

It is widely known that welding processes induce the generation of residual stresses, which, through the so-named stress stiffening effect, can influence the static and dynamic behavior of the welded components. Thus, accounting for this influence becomes important for the understanding of experimental observations and accurate modeling of the dynamic behavior. In this study, the numerical and experimental characterization of the influence of welding residual stresses on the flexural dynamic characteristics of rectangular plates is addressed. It is suggested a general modeling methodology based on finite elements comprising three subsequent analyses, namely: a thermal analysis to compute the transient temperature history due to welding thermal loading; a structural analysis accounting for plastic strains to obtain the welding residual stress fields and geometric distortions, and a dynamic analysis to compute the dynamic characteristics taking into account the stress-stiffening effect and geometric distortions. The results demonstrate the importance of considering the influence of welding residual stresses in the prediction of the flexural dynamic behavior of plates and the feasibility and efficiency of the simplified modeling approach, which can readily be extended to more complex situations, for characterizing this influence.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

من المعروف على نطاق واسع أن عمليات اللحام تحفز توليد الإجهادات المتبقية، والتي، من خلال تأثير تصلب الإجهاد المسمى، يمكن أن تؤثر على السلوك الثابت والديناميكي للمكونات الملحومة. وبالتالي، يصبح حساب هذا التأثير مهمًا لفهم الملاحظات التجريبية والنمذجة الدقيقة للسلوك الديناميكي. في هذه الدراسة، يتم تناول التوصيف العددي والتجريبي لتأثير ضغوط اللحام المتبقية على الخصائص الديناميكية الانثناءية للألواح المستطيلة. يُقترح منهجية نمذجة عامة تعتمد على عناصر محدودة تتألف من ثلاثة تحليلات لاحقة، وهي: تحليل حراري لحساب تاريخ درجة الحرارة العابر بسبب التحميل الحراري للحام ؛ تحليل هيكلي يحاسب السلالات البلاستيكية للحصول على حقول الإجهاد المتبقية للحام والتشوهات الهندسية، وتحليل ديناميكي لحساب الخصائص الديناميكية مع الأخذ في الاعتبار تأثير تصلب الإجهاد والتشوهات الهندسية. توضح النتائج أهمية النظر في تأثير إجهادات اللحام المتبقية في التنبؤ بالسلوك الديناميكي الانثناءي للألواح وجدوى وكفاءة نهج النمذجة المبسط، والذي يمكن تمديده بسهولة إلى مواقف أكثر تعقيدًا، لتوصيف هذا التأثير.

Translated Description (French)

Il est largement connu que les procédés de soudage induisent la génération de contraintes résiduelles, qui, par l'effet de raidissement des contraintes, peuvent influencer le comportement statique et dynamique des composants soudés. Ainsi, la prise en compte de cette influence devient importante pour la compréhension des observations expérimentales et la modélisation précise du comportement dynamique. Dans cette étude, la caractérisation numérique et expérimentale de l'influence des contraintes résiduelles de soudage sur les caractéristiques dynamiques de flexion des plaques rectangulaires est abordée. Il est suggéré une méthodologie de modélisation générale basée sur des éléments finis comprenant trois analyses ultérieures, à savoir : une analyse thermique pour calculer l'historique des températures transitoires dues à la charge thermique de soudage ; une analyse structurelle tenant compte des déformations plastiques pour obtenir les champs de contraintes résiduelles de soudage et les distorsions géométriques, et une analyse dynamique pour calculer les caractéristiques dynamiques en tenant compte de l'effet de raidissement des contraintes et des distorsions géométriques. Les résultats démontrent l'importance de considérer l'influence des contraintes résiduelles de soudage dans la prédiction du comportement dynamique en flexion des plaques et la faisabilité et l'efficacité de l'approche de modélisation simplifiée, qui peut facilement être étendue à des situations plus complexes, pour caractériser cette influence.

Translated Description (Spanish)

Es ampliamente conocido que los procesos de soldadura inducen la generación de tensiones residuales, las cuales, a través del denominado efecto de rigidización por tensión, pueden influir en el comportamiento estático y dinámico de los componentes soldados. Por lo tanto, tener en cuenta esta influencia se vuelve importante para la comprensión de los resultados experimentales y el modelado preciso del comportamiento dinámico. En este estudio se aborda la caracterización numérica y experimental de la influencia de los esfuerzos residuales de soldadura sobre las características dinámicas de flexión de las placas rectangulares. Se sugiere una metodología de modelado general basada en elementos finitos que comprende tres análisis posteriores, a saber: un análisis térmico para calcular el historial de temperatura transitoria debido a la carga térmica de soldadura; un análisis estructural que contabiliza las deformaciones plásticas para obtener los campos de tensión residual de soldadura y las distorsiones geométricas, y un análisis dinámico para calcular las características dinámicas teniendo en cuenta el efecto de rigidez por tensión y las distorsiones geométricas. Los resultados demuestran la importancia de considerar la influencia de las tensiones residuales de soldadura en la predicción del comportamiento dinámico de flexión de las placas y la viabilidad y eficiencia del enfoque de modelado simplificado, que puede extenderse fácilmente a situaciones más complejas, para caracterizar esta influencia.

Files

683506.pdf.pdf

Files (4.5 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:82b1bb758f5f858d184f5068f1033fef
4.5 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
حول تأثير ضغوط اللحام المتبقية على السلوك الديناميكي للهياكل
Translated title (French)
Sur l'influence des contraintes résiduelles de soudage sur le comportement dynamique des structures
Translated title (Spanish)
Sobre la influencia de las tensiones residuales de soldadura en el comportamiento dinámico de las estructuras

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2123388116
DOI
10.1155/2008/683506

Is supplement to
https://openalex.org/W3184389306 (Other)
https://openalex.org/W2992422696 (Other)
https://openalex.org/W2911174503 (Other)
https://openalex.org/W2382012648 (Other)
https://openalex.org/W2374625048 (Other)
https://openalex.org/W2364925809 (Other)
https://openalex.org/W2220185659 (Other)
https://openalex.org/W2121188127 (Other)
https://openalex.org/W2071168507 (Other)
https://openalex.org/W2050096417 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1491891466
  • https://openalex.org/W1506437983
  • https://openalex.org/W1974014696
  • https://openalex.org/W1977145699
  • https://openalex.org/W1978095261
  • https://openalex.org/W1982189711
  • https://openalex.org/W2034061610
  • https://openalex.org/W2058013127
  • https://openalex.org/W2062636716
  • https://openalex.org/W2064785759
  • https://openalex.org/W2065854677
  • https://openalex.org/W2088200230
  • https://openalex.org/W2094872454
  • https://openalex.org/W2108467987
  • https://openalex.org/W2121792131
  • https://openalex.org/W2587542621
  • https://openalex.org/W38505418