Simulación numérica sobre la interacción de grietas e inclusiones en uniones soldadas de costillas a la cubierta en una cubierta de acero ortotrópico
Autores: Luo, Yuan; Liu, Xiaofan; Chen, Fanghuai; Zhang, Haiping; Xiao, Xinhui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Defectos de soldadura
Porosidad
Inclusión
Comportamiento de crecimiento de grietas
Interacción grieta-inclusión
Factor de intensidad de esfuerzo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 5
Citaciones: Sin citaciones
Los defectos de soldadura, como la porosidad, la inclusión, la penetración excesiva y la falta de penetración, son difíciles de detectar y controlar de manera efectiva en una cubierta de acero ortotrópica (OSD), que será un sitio de iniciación de grietas por fatiga y conducirá a varias grietas por fatiga. El comportamiento del crecimiento de grietas en uniones soldadas defectuosas es diferente al de las uniones sin defectos. Este estudio investiga la interacción entre grietas e inclusiones en uniones soldadas de costillas a la cubierta en OSDs, basado en simulaciones numéricas y mecánica de fractura elástica lineal (LEFM). Se estableció un modelo de elementos finitos refinado de una media costilla en U con grietas e inclusiones utilizando la tecnología interactiva FRANC3D-ABAQUS. Se simularon con precisión todos los procesos de la interacción entre grietas e inclusiones desde la aproximación hasta la penetración. Se analizaron parámetros críticos, incluyendo el factor de intensidad de tensión (SIF), el factor de forma, la tasa de crecimiento y la dirección de crecimiento. Las inclusiones rígidas y suaves amplifican y protegen el SIF de las grietas cuando la grieta crece hacia el área local de las inclusiones. Durante todo el proceso de crecimiento de la grieta, las inclusiones suaves y rígidas aceleran e inhiben el crecimiento de la grieta, respectivamente. La inclusión rígida conducirá a un crecimiento asimétrico de la forma de la grieta, donde la parte de la grieta alejada de las inclusiones tiene una tasa de crecimiento más alta. Las inclusiones suaves y rígidas atraerán y repelerán la dirección del crecimiento de la grieta en el punto proximal, respectivamente.
Descripción
Los defectos de soldadura, como la porosidad, la inclusión, la penetración excesiva y la falta de penetración, son difíciles de detectar y controlar de manera efectiva en una cubierta de acero ortotrópica (OSD), que será un sitio de iniciación de grietas por fatiga y conducirá a varias grietas por fatiga. El comportamiento del crecimiento de grietas en uniones soldadas defectuosas es diferente al de las uniones sin defectos. Este estudio investiga la interacción entre grietas e inclusiones en uniones soldadas de costillas a la cubierta en OSDs, basado en simulaciones numéricas y mecánica de fractura elástica lineal (LEFM). Se estableció un modelo de elementos finitos refinado de una media costilla en U con grietas e inclusiones utilizando la tecnología interactiva FRANC3D-ABAQUS. Se simularon con precisión todos los procesos de la interacción entre grietas e inclusiones desde la aproximación hasta la penetración. Se analizaron parámetros críticos, incluyendo el factor de intensidad de tensión (SIF), el factor de forma, la tasa de crecimiento y la dirección de crecimiento. Las inclusiones rígidas y suaves amplifican y protegen el SIF de las grietas cuando la grieta crece hacia el área local de las inclusiones. Durante todo el proceso de crecimiento de la grieta, las inclusiones suaves y rígidas aceleran e inhiben el crecimiento de la grieta, respectivamente. La inclusión rígida conducirá a un crecimiento asimétrico de la forma de la grieta, donde la parte de la grieta alejada de las inclusiones tiene una tasa de crecimiento más alta. Las inclusiones suaves y rígidas atraerán y repelerán la dirección del crecimiento de la grieta en el punto proximal, respectivamente.