Search academic texts

Information × Registration Number 0825U001581, PhD dissertation Status Доктор філософії Date 28-05-2025 popup.evolution o Title Residual stresses and deformations of welded joints and structures made of aluminum alloys at friction stir welding Author Bohdan R. Tsaryk, popup.head Oleg V. Makhnenko popup.opponent Ihor K. Senchenkov popup.opponent Viktor V. Kvasnytskyy popup.review Mykola O. Pashchyn popup.review Svyatoslav I. Motrunich Description Зварювання тертям з перемішуванням (ЗТП) – відносно новий процес зварювання, який вже отримав досить широке застосування для виконання з’єднань конструкцій в авіакосмічній галузі, транспортному та суднобудуванні, в інших галузях промисловості. Хоча ЗТП вимагає використання складного обладнання, цей процес в порівнянні з традиційними дуговими процесами зварювання більш безпечний для навколишнього середовища, оскільки не потребує використання захисних газів, а також не ініціює негативне для здоров’я електромагнітне випромінювання та виключає розповсюдження пилу та аерозолів, а також вважається, що при ЗТП менше нагрівається металу з’єднання, оскільки зварювання відбувається в твердій фазі, та відповідно забезпечується суттєве зниження рівня залишкових напружень і деформацій. Хоча вже є технології використання ЗТП для конструкційних сталей, в основному, цей процес зварювання поширений для з’єднання елементів з легких алюмінієвих сплавів. Для прогнозування точності, міцності і ресурсу зварних конструкцій, виконаних за допомогою ЗТП, необхідна інформація стосовно залишкових напружень і деформацій, а також механічних властивостей матеріалу в зоні зварного з’єднання. Але існуюча інформація щодо рівня залишкових напружень і деформацій при ЗТП алюмінієвих сплавів дуже суперечлива, а методи розрахункового прогнозування температурних розподілів, механічних властивостей, тимчасового і залишкового напружено-деформованого стану зварених процесом ЗТП конструкцій дуже різноманітні. Актуальність проблеми: визначення механічних властивостей та напружено-деформованого стану зварних з’єднань і конструкцій із алюмінієвих сплавів, виготовлених за технологією ЗТП, недостатньо досліджене. Метою дослідження є визначення механічних властивостей з урахуванням ефекту знеміцнення матеріалу та залишкового напружено-деформованого стану зварних з’єднань із алюмінієвих сплавів, виконаних зварюванням тертям з перемішування, та математичне моделювання методом функції усадки загальних зварювальних деформацій великогабаритних конструкцій циліндричних ємностей аеро-космічного призначення з великою кількістю з’єднань за технологією ЗТП. Об’єктом дослідження є теплові і термодеформаційні процеси в алюмінієвих сплавах при зварювані тертям з перемішуванням. У першому розділі робота містить результати проведеного аналітичного огляду сучасного стану проблеми математичного моделювання визначення температурних полів і формування зварних з’єднань при зварювані тертям з перемішуванням. Зроблений огляд існуючих математичних моделей та основних їх особливостей і параметрів для прогнозування напружено-деформованого стану, а також проаналізовано експериментальні данні вимірювання залишкових напружень і деформацій при ЗТП алюмінієвих сплавів. У другому розділі представлено технологію зварювання тертям з перемішуванням дослідних зразків з термозміцненого алюмінієвого сплаву 2219-Т81 аеро-космічного призначення, надані результати проведених випробувань зразків для визначення механічних властивостей матеріалу та результатів вимірювання залишкових напружень зварного з’єднання з алюмінієвого сплаву 2219-Т81. У третьому розділі надано опис розробленої математичної моделі визначення зварювальних напружень і деформацій в з’єднаннях, виконаних зварюванням тертям перемішуванням, на основі загального методу термопластичності і методу скінчених елементів. Впроваджено модель знеміцнення алюмінієвого сплаву 2219-Т81 при зварювальному нагріві, що суттєво впливає на точність визначення залишкових напружень і деформацій. Отримано результати математичного моделювання залишкових зварювальних напружень і пластичних деформацій з’єднань з алюмінієвого сплаву 2219-Т81, виконаних ЗТП, проведені процедури веріфікації і валідації розробленої математичної моделі за результатами експериментального вимірювання залишкових напружень. Зроблено порівняння результатів математичного моделювання залишкового напружено-деформованого стану з’єднань з алюмінієвого сплаву АМг6 при ЗТП з дуговими процесами зварювання. У четвертому розділі розроблена методологія моделювання зварних залишкових напружень і деформацій великогабаритних циліндричних ємностей за методом функції усадки. Виконано дослідження можливості отримання параметрів функції усадки (пластичгних деформацій) та розподілів залишкових напружень для кільцевих і повздовжніх стикових зварних з'єднань великогабаритної циліндричної оболонки на спрощених моделях обмеженого розміру методами термопластичності. Проведено веріфікацію і валідацію математичної моделі визначення зварювальних деформацій для великогабаритних циліндричних ємностей із алюмінієвого сплаву. Зроблено порівняння результатів математичного моделювання загальних деформацій великогабаритних циліндричних ємностей із алюмінієвого сплаву при використанні ЗТП і дугового зварювання. Registration Date 2025-05-08 popup.nrat_date 2025-05-08 Close