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

Year 2002, Volume: 4 Issue: 2, 107 - 112, 01.05.2002

Serdar Karaoğlu Çiçek Karaoğlu

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

• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• 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.
• Maddox S.J. (1994): “Fatigue Strength of Welded Structures”, 2nd edition, Abington Publishing.
• 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.
• Swanson Analysis Systems (1994): “Users Manual of ANSYS”, Procedures vol 1, USA.
• 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.
• 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.