Non-linear Assessment of Non Full-Strength Welded Joints
Authors
Poulsen, Mads Guldbæk ; Olesen, Robin Krogh
Term
4. term
Education
Publication year
2018
Abstract
Specialet undersøger muligheden for at etablere en designmetode for ikke fuld-styrke svejsede samlinger ved at koble resultater fra en simpel FE-model uden svejsegeometri til en avanceret model med realistisk svejsegeometri. Fokus er på elastisk-plastiske analyser af T-samlinger i ren bøjning og krydssamlinger i rent træk. Efter en gennemgang af eksisterende designpraksis og FEM-baserede vurderingsmetoder (bl.a. Hot Spot-ekstrapolation og spændingslinearisation) opstilles 2D- og 3D-modeller med nøjagtige svejsegeometrier udledt af mikroskopi, og materialemodeller kalibreres ud fra trækprøver (bi- og multi-lineære). Modelsammenligninger viser god overensstemmelse for krydssamlinger (relativ afvigelse < 10 %), men større forskelle for T-samlinger ved høje laster (op til 29 %). Eksperimenter omfatter Digital Image Correlation (DIC) og strain gauges; DIC leverer ikke valide data grundet utilstrækkelig kvalitet af det påførte mønster, mens strain gauges muliggør validering af en 2D-model for T-samlinger med en gennemsnitlig relativ afvigelse på 9 % og korrekt gengivelse af både elastisk og plastisk respons. Observationer af tøjningsdiskontinuitet ved overgangen mellem plade og svejs kræver yderligere arbejde, før modellerne kan betragtes som pålidelige. En indledende lineær analyse indikerer potentiale for en designrelation mellem simple og avancerede modeller for T-samlinger i bøjning, men ikke for krydssamlinger; yderligere elastisk-plastiske analyser er nødvendige for endelige konklusioner.
This thesis investigates the feasibility of a design method for less-than-full-strength welded joints by linking results from a simple FE model without weld geometry to an advanced model with realistic weld geometry. The work focuses on elastic–plastic analysis of T-joints in pure bending and cruciform joints in pure tension. Following a review of current design practice and FEM-based assessment methods (including hot-spot extrapolation and stress linearization), 2D and 3D models are built using accurate weld geometries derived from microscopy, with bi- and multi-linear material models calibrated from tensile tests. Model comparisons show good agreement for cruciform joints (relative deviation < 10%) and larger discrepancies for T-joints at high loads (up to 29%). Experiments include Digital Image Correlation (DIC) and strain gauges; DIC does not provide reliable data due to inadequate speckle pattern quality, whereas strain gauges enable validation of a 2D T-joint model with an average relative deviation of 9% and correct reproduction of elastic and plastic response. Observed strain discontinuities at the plate–weld interface indicate issues that require further work before the models can be deemed reliable. A preliminary linear analysis suggests a potential design relation between simple and advanced models for T-joints in bending, but not for cruciform joints; additional elastic–plastic analyses are needed to draw firm conclusions.
[This summary has been generated with the help of AI directly from the project (PDF)]
Documents