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Numerical simulation of thermally induced residual stresses in friction stir welding of aluminum alloy 2024-T3 at different welding speeds

  • The paper deals with a numerical finite element simulation of the residual stress evolution in friction stir welding of 6 mm thick aluminum alloy AA2024-T3. The transient thermal field during the welding process was cal-culated with the commercial code COMSOL Multiphysics 5.0. Therefore, a thermal-pseudo-mechanical (TPM) heat source was implemented. A subsequent mechanical simu-lation was performed with varying hardening models for different welding speeds of 60 and 300 mm/min. The influ-ence of softening of the material, which was due to hard-ening precipitation dissolution associated to the heating, was also investigated. Experiments in terms of thermocou-ple measurements as well as Vickers hardness and X-ray measurements of the residual stresses were conducted and compared to numerically obtained results. A qualitatively as well as quantitatively good agreement was found for different applied welding speeds.

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  • Bachmann_Numerical simulation of thermally induced residual stresses_Int_J_adv_Manuf_Technol_2017.pdf
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Metadaten
Autoren/innen:Marcel Bachmann, J. Carstensen, L. Bergmann, J. F. dos Santos, Chuan Song Wu, Michael Rethmeier
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):The International Journal of Advanced Manufacturing Technology
Jahr der Erstveröffentlichung:2017
Organisationseinheit der BAM:9 Komponentensicherheit
9 Komponentensicherheit / 9.3 Schweißtechnische Fertigungsverfahren
Verlag:Springer
Verlagsort:London
Jahrgang/Band:91
Ausgabe/Heft:1-4
Erste Seite:1443
Letzte Seite:1452
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Aluminum alloy 2024-T3; Finite element simulation; Friction stir welding; Residual stress; Thermal softening
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Materialien und Stoffe
DOI:https://doi.org/10.1007/s00170-016-9793-8
ISSN:0268-3768
ISSN:1433-3015
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:22.06.2017
Referierte Publikation:Nein