Research Article

Kaynaklı Bağlantıya Sahip Karmaşık Bir Yapıda Goldak Modeli Kullanılarak Distorsiyonların ve Kalıntı Gerilmelerin Nümerik Analizler ile Belirlenmesi

Volume: 5 Number: 2 December 31, 2023
EN TR

Kaynaklı Bağlantıya Sahip Karmaşık Bir Yapıda Goldak Modeli Kullanılarak Distorsiyonların ve Kalıntı Gerilmelerin Nümerik Analizler ile Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışma, sonlu elemanlar analizlerinde (SEA) kullanılan termal analiz ve yapısal analiz yöntemlerinin birleşik kullanımı ve Goldak modeli ile distorsiyonun ve kalıntı gerilmenin tespit edilmesini ele almaktadır. Distorsiyon, bir malzemenin ısı uygulaması veya mekanik yük altında deformasyon veya bükülme şeklindeki değişimini ifade eder. Distorsiyonun kontrol edilmesi, özellikle hassas parçaların üretimi ve montajı süreçlerinde birçok uygulamada büyük önem taşımaktadır. Kalıntı gerilmelerde yapının özellikle yorulma ömrünü azaltmakta olup yapısal olarak emniyetini etkilemektedir. Bu çalışmanın başlangıcında, karmaşık bir yapıda dört farklı kaynak yolu için termal analizler gerçekleştirilmiştir. SEA yazılımı olarak Ansys yazılımı kullanılmış olup Goldak çift elipsoit modeli Ansys programlama tasarım dili (APDL) ile tanımlanmıştır. Analizden elde edilen veriler, malzemenin ısınma ve soğuma davranışını anlamak için kullanılmıştır. Ardından, termal analiz sonuçları yapısal analiz ile birleştirilerek distorsiyonun nedenlerini ve etkileri ile birlikte kalıntı gerilmenin tespiti için bir değerlendirme yapılmıştır. Yapısal analiz sonrasında, yapı üzerinde ısıdan dolayı oluşan yüklerin neden olduğu gerilmeler ve deformasyonlar incelenmiştir. Çalışma sonucunda, mobil bir vince ait karmaşık bir yapıda kalıntı gerilme 243.56 MPa, kaynak tamamlandıktan sonra oluşan distorsiyon ise X yönünde 0.56mm, Y ekseninde 0.83 mm ve Z ekseninde 0.37 mm tespit edilmiştir. Bu bulgular ve yaklaşımlar ile hassas parçaların üretimi ve montajı süreçlerinde distorsiyonun önlenmesi veya minimize edilmesi için yaklaşımlar sunulmuştur.

Keywords

Kaynaklı Bağlantılar, Termal Analiz, Isı Etkisi, Distorsiyon

Supporting Institution

MPG MAKİNE PRODÜKSİYON GRUBU MAKİNE İMALAT SANAYİ VE TİCARET A.Ş.

Thanks

MPG MAKİNE PRODÜKSİYON GRUBU MAKİNE İMALAT SANAYİ VE TİCARET A.Ş.

References

  1. B. Chandrasekaran, T.R. Johnson, J.W. Smith, Task-structure analysis for knowledge modeling, Communications of the ACM. 35(9) (1992), 124-137. doi:10.1145/130994.131002
  2. D. Deng, H. Murakawa, Prediction of welding distortion and residual stress in a thin plate butt-welded joint, Computational Materials Science. 43(2) (2008), 353-365. doi:10.1016/j.commatsci.2007.12.006
  3. D. Deng, H. Murakawa, W. Liang, Numerical simulation of welding distortion in large structures, Computer methods in applied mechanics and engineering. 196(45-48) (2007), 4613-4627. doi:10.1016/j.cma.2007.05.023
  4. K. Zhang, W. Dong, S. Lu, Residual stress and distortion in thick-plate weld joint of AF1410 steel: finite element simulations and experimental studies, Materials Research Express. 9(1) (2022), 016524. doi:10.1088/2053-1591/ac4c5d
  5. S.D. Banik, S. Kumar, P.K. Singh, S. Bhattacharya, M.M. Mahapatra, Distortion and residual stresses in thick plate weld joint of austenitic stainless steel: Experiments and analysis, Journal of Materials Processing Technology. 289 (2021), 116944. doi:10.1016/j.jmatprotec.2020.116944
  6. J. Zhang, L. Yu, Y. Liu, H. Li, C. Liu, J. Wu, J. Ma, Z. Li, Effect of welding sequences on the welding stress and distortion in the CFETR vacuum vessel assembly using finite element simulation, International Journal of Pressure Vessels and Piping. 175 (2019), 103930. doi:10.1016/j.ijpvp.2019.103930
  7. C. Wu, J.-W. Kim, Review on mitigation of welding-induced distortion based on FEM analysis, Journal of Welding and Joining. 38(1) (2020), 56-66. doi:10.5781/JWJ.2020.38.1.6
  8. H. Vemanaboina, E. Gundabattini, K. Kumar, P. Ferro, B. Sridhar Babu, Thermal and residual stress distributions in Inconel 625 butt-welded plates: simulation and experimental validation, Advances in Materials Science and Engineering. 2021 (2021), 1-12. doi:10.1155/2021/3948129
  9. H. Vemanaboina, M.M. Babu, I.C. Prerana, G. Edison, B. Yelamasetti, K.K. Saxena, K. Hazim Salem, M.I. Khan, S.M. Eldin, M.K. Agrawal, Evaluation of residual stresses in CO2 laser beam welding of SS316L weldments using FEA, Materials Research Express. 10(1) (2023). doi:10.1088/2053-1591/acb0b5
  10. H. Vemanaboina, S. Akella, A. Uma Maheshwer Rao, E. Gundabattini, R.K. Buddu, Analysis of thermal stresses and its effect in the multipass welding process of SS316L, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering. 235(2) (2021), 384-391. doi:10.1177/0954408920965062
APA
Gökçe, B., & Özden, O. B. (2023). Kaynaklı Bağlantıya Sahip Karmaşık Bir Yapıda Goldak Modeli Kullanılarak Distorsiyonların ve Kalıntı Gerilmelerin Nümerik Analizler ile Belirlenmesi. Necmettin Erbakan University Journal of Science and Engineering, 5(2), 53-64. https://doi.org/10.47112/neufmbd.2023.9
AMA
1.Gökçe B, Özden OB. Kaynaklı Bağlantıya Sahip Karmaşık Bir Yapıda Goldak Modeli Kullanılarak Distorsiyonların ve Kalıntı Gerilmelerin Nümerik Analizler ile Belirlenmesi. NEJSE. 2023;5(2):53-64. doi:10.47112/neufmbd.2023.9
Chicago
Gökçe, Barış, and Osman Bahadır Özden. 2023. “Kaynaklı Bağlantıya Sahip Karmaşık Bir Yapıda Goldak Modeli Kullanılarak Distorsiyonların Ve Kalıntı Gerilmelerin Nümerik Analizler Ile Belirlenmesi”. Necmettin Erbakan University Journal of Science and Engineering 5 (2): 53-64. https://doi.org/10.47112/neufmbd.2023.9.
EndNote
Gökçe B, Özden OB (December 1, 2023) Kaynaklı Bağlantıya Sahip Karmaşık Bir Yapıda Goldak Modeli Kullanılarak Distorsiyonların ve Kalıntı Gerilmelerin Nümerik Analizler ile Belirlenmesi. Necmettin Erbakan University Journal of Science and Engineering 5 2 53–64.
IEEE
[1]B. Gökçe and O. B. Özden, “Kaynaklı Bağlantıya Sahip Karmaşık Bir Yapıda Goldak Modeli Kullanılarak Distorsiyonların ve Kalıntı Gerilmelerin Nümerik Analizler ile Belirlenmesi”, NEJSE, vol. 5, no. 2, pp. 53–64, Dec. 2023, doi: 10.47112/neufmbd.2023.9.
ISNAD
Gökçe, Barış - Özden, Osman Bahadır. “Kaynaklı Bağlantıya Sahip Karmaşık Bir Yapıda Goldak Modeli Kullanılarak Distorsiyonların Ve Kalıntı Gerilmelerin Nümerik Analizler Ile Belirlenmesi”. Necmettin Erbakan University Journal of Science and Engineering 5/2 (December 1, 2023): 53-64. https://doi.org/10.47112/neufmbd.2023.9.
JAMA
1.Gökçe B, Özden OB. Kaynaklı Bağlantıya Sahip Karmaşık Bir Yapıda Goldak Modeli Kullanılarak Distorsiyonların ve Kalıntı Gerilmelerin Nümerik Analizler ile Belirlenmesi. NEJSE. 2023;5:53–64.
MLA
Gökçe, Barış, and Osman Bahadır Özden. “Kaynaklı Bağlantıya Sahip Karmaşık Bir Yapıda Goldak Modeli Kullanılarak Distorsiyonların Ve Kalıntı Gerilmelerin Nümerik Analizler Ile Belirlenmesi”. Necmettin Erbakan University Journal of Science and Engineering, vol. 5, no. 2, Dec. 2023, pp. 53-64, doi:10.47112/neufmbd.2023.9.
Vancouver
1.Barış Gökçe, Osman Bahadır Özden. Kaynaklı Bağlantıya Sahip Karmaşık Bir Yapıda Goldak Modeli Kullanılarak Distorsiyonların ve Kalıntı Gerilmelerin Nümerik Analizler ile Belirlenmesi. NEJSE. 2023 Dec. 1;5(2):53-64. doi:10.47112/neufmbd.2023.9