INVESTIGATION OF WELD TOE STRESS CONCENTRATION FACTOR FOR T-JOINTS BY FINITE ELEMENTS METHOD

Abstract

The stress concentration factor (SCF) of T-butt weldments has been calculated by finite element method. The influence of weld toe transition radius on SCF has been analyzed under both tension and pure bending loading. A double 45° bevel, most widely used full penetration weld groove preparation angle, has been used in the attachment plate. As a result of this, the attachment width (L) is twice the attachment plate thickness (t) in all cases. The ratio of attachment width / primary plate thickness (L/T) has changed between 0,4 and 3,0 , while weld toe radius / primary plate thickness ratio (ρ/T) has changed between 0,01 and 0,10. The result shows that it is possible to ease the stress concentration of T-butt welded joint effectively by increasing the weld toe transition radius. The proposed model has been proven by comparing the results with the recent parametric studies in the literature.

Keywords

• Stress concentration factor, T-butt weldments, Finite elements method, Weld toe

T-BAĞLANTILARDA KAYNAK EŞİĞİNDEKİ GERİLME YIĞILMASI FAKTÖRÜNÜN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE İNCELENMESİ

Abstract

T-bağlantıların kaynak eşiğindeki gerilme yığılma faktörleri sonlu elemanlar yöntemiyle, çekme ve eğilme yükleri altında incelenmiştir. En yaygın kullanılan kaynak açısı olan 45° değerinin kullanıldığı çalışmada, bağlantı genişliği (L), daima bağlantı plakası kalınlığının (t) iki katıdır. Bağlantı genişliğinin, ana plaka kalınlığına oranı: L/T : 0,4 - 3,0 , eşik radüsünün, ana plaka kalınlığına oranı: ρ/T ise 0,01- 0,10 aralığında değiştirilmiştir. Analiz sonuçlarından, kaynaklı T-bağlantılarda eşik radüsünün arttırılması ile gerilme yığılma faktörünün etkin bir şekilde azaltılabileceği tespit edilmiştir. Literatürdeki parametrik çalışmalarla karşılaştırıldığında, elde edilen sonuçların uyumlu olduğu görülmüştür.

Keywords

• Gerilme yığılması faktörü, T-bağlantılar, Sonlu elemanlar yöntemi, Kaynak eşiği

References

1. Atzori B., Meneghetti G. (2001): “Fatigue Strength of Fillet Welded Structural Steels: Finite Elements, Strain Gauges and Reality”, Int.J.Fatigue, 23, p. 713-721.
2. Brennan F.P., Dover W.D., Kare R.F., Hellier A.K. (1999): “Parametric Equations for T-Butt Weld Toe Stress Intensity Factor”, Int.J.Fatigue, 21, p. 1051-1062.
3. Brennan F.P., Peleties P., Hellier A.K. (2000): “Predicting Weld Toe Stress Concentration Factors for T and Skewed T-Joint Plate Connections”, Int.J.Fatigue, 22, p. 573-584.
4. Labesse F., Recho N. (1999): “Geometric Stress Level at the Weld Toe and Associated Local Effects”, Welding in the World, v 43, no 1, p. 23-32.
5. Lie S.T., Lee C.K., Wong S.M. (2001): “Modelling and Mesh Generation of Weld Profile in Tubular Y-Joints”, J.of Constructional Steel Research, 57, p.547-567.
6. Maddox S.J. (1994): “Fatigue Strength of Welded Structures”, 2nd edition, Abington Publishing.
7. Nwosu D.I., Olowokere, D.O. (1995): “Evaluation of stress intensity factors for steel tubular T-joints using line spring and shell elements”, Eng. Failure Analysis, v2, n1, p. 31-44.
8. Swanson Analysis Systems (1994): “Users Manual of ANSYS”, Procedures vol 1, USA.

9. Tovo R., Lazzarin P. (1999): “Relationship Between Local and Structural Stress in the Evaluation of the Weld Toe Stress Distribution”, Int.J.Fatigue, 21, p. 1063-1078.
10. Wingerde A.M., Packer J.A., Wardenier J. (2001): “Simplified SCF Formulae and Graphs for CHS and RHS K- and KK-Connections”, J.of Const.Steel Research, 57, p. 221-252.