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Effet d'hystérésis de la dilatation thermique sur les contraintes résiduelles dues au soudage

Amri, Brahim (2008). Effet d'hystérésis de la dilatation thermique sur les contraintes résiduelles dues au soudage. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Ce mémoire présente le développement de simulations numériques du soudage bout à bout par le procédé MAG (Métal Active Gas) de deux plaques planes en acier au carbone AISI 516. L'objecfif principale de cette étude est l'approximation de l'effet du changement de volume, dû aux changements de phase du matériau, sur les contraintes résiduelles par l'introduction d'une modification appropriée sur la courbe du coefficient de dilatation thermique (CDT). Cette modification consiste en l'introduction d'un comportement d'hystérésis dans la courbe du CDT. L'existence de cette hystérésis est cohérente avec le fait qu'une hystérésis similaire est observée dans la courbe des déformations thermiques pendant un cycle de chauffage et de refroidissement d'un matériau présentant des changements de
phase. Un modèle tridimensionnel avec élément coque a été élaboré grâce au programme d'éléments finis Ansys . L'analyse est de type thermostructural séquentiel. Deux simulations sont réalisées, avec et sans l'introduction de l'hystérésis sur la courbe du CDT, afin de mettre en évidence l'influence de cette modification. Il a été constaté que l'effet de cette hystérésis pourrait réduire la valeur de la contrainte longitudinale résiduelle, dans le cordon de soudure, bien en dessous de la limite élastique du matériau. De plus, une étude de sensibilité a montré que certaines valeurs des caractéristiques de cette hystérésis puissent rendre la contrainte résiduelle longitudinale sur le cordon de soudure en compression comme c'est le cas pour certains types de matériaux.

Titre traduit

Hysteresis effect of thermal expansion on residual stresses due to welding

Résumé anglais

The present work contains the development of a numerical simulation of GMAW welding of two flat plates made of AISI 516 carbon steel. The main objective of this study is the approximation of volume change effect, due to the material phase changes, on the residual stresses by the introduction of an appropriate modificafion on the coefficient of thermal expansion (CTE) curve. This modification consists of introducing a hysteresis behavior into the CTE curve. The existence of such hysteresis is consistent with the fact that a similar one is observed in the curve of the thermal strain during a heating and cooling cycle of materials presenting phase changes. A three-dimensional model with shell element is then developed using the Ansys® finite element program. The analysis type is a thermal to structural sequential analysis. Two simulations are carried out, with and without the introduction of the hysteresis in the CTE curve, in order to show up the influence of such modification. It is found that the hysteresis effect could reduce the value of the longitudinal residual stress, in the weld, well below the material yield stress. In addition, a sensitivity study has shown that specific values of the hysteresis characteristics can produce a compressive longitudinal residual stress as it is the case for certain types of materials.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie mécanique". Bibliogr : f. 119-121.
Mots-clés libres: 516, acier, aisi, bout, carbone, contrainte, dilatation, effet, hysteresis, mag, maillage, modelisation, numerique, plaque, procede, programmation, residuel, simulation, soudage, thermique
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Lê, Van Ngan
Co-directeurs de mémoire/thèse:
Co-directeurs de mémoire/thèse
Champliaud, Henri
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt: 04 août 2010 13:02
Dernière modification: 01 déc. 2016 20:32
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/146

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