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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 calculated with the commercial code COMSOL Multiphysics 5.0. Therefore, a thermal-pseudo-mechanical (TPM) heat source was implemented. A subsequent mechanical simulation was performed with varying hardening models for different welding speeds of 60 and 300 mm/min. The influence of softening of the material, which was due to hardening precipitation dissolution associated to the heating, was also investigated. Experiments in terms of thermocouple 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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  • 10.1007_s00170-016-9793-8-1.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
URL:http://gateway.webofknowledge.com/gateway/Gateway.cgi?GWVersion=2&SrcAuth=Alerting&SrcApp=Alerting&DestApp=WOS&DestLinkType=FullRecord;UT=WOS:000402260300120
ISSN:0268-3768
ISSN:1433-3015
Verfügbarkeit des Volltexts:Volltext-PDF im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:12.06.2017
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:15.06.2017