Investigation of welding residual stress in flash-butt joint of U71Mn rail steel by numerical simulation and experiment

Simulação do Processo de Soldagem Elétrica por Centelhamento de um Aço para Trilhos Ferroviários. Parte 1: Análise de Tensões Residuais Via Elementos Finitos

“…As propriedades físicas do material relacionadas ao modelo térmico (condutividade térmica e capacidade térmica em função da temperatura) foram as mesmas utilizadas por Cai et al [16]. Como reportado por Ma et al [11], as transformações de fases exercem significativa influência sobre o estado final de tensões residuais em juntas de trilhos soldados por FBW, no entanto, aqueles autores consideraram a formação de martensita. Uma vez que as taxas de resfriamento reportadas para esse processo de soldagem são próximas a 1 °C/s [14] e somente perlita foi encontrada na caracterização estrutural das juntas [7,18], não foi considerado no modelo a transformação martensítica e/ou bainítica.…”

“…A fonte de calor equivalente à soldagem elétrica por centelhamento foi simulada por uma fonte de calor superficial simples, de modo semelhante ao adotado em [11,[15][16][17]. No entanto, diferentemente da idealização adotada por aqueles autores, a fonte de calor superficial equivalente, neste trabalho, não foi uniformemente distribuída na interface do modelo, pois os trabalhos de Mansouri e Monshi [6], Weingrill et al [14] e Porcaro et al [7] mostraram que a alma possui as maiores temperaturas de pico durante a soldagem FBW, sendo este um fator fundamental no desenvolvimento de tensões residuais na direção vertical.…”

“…A avaliação das tensões residuais em juntas de trilhos obtidas por centelhamento elétrico tem sido feita pela técnica do furo central com extensometria [6,10,11]. Além disso, alguns trabalhos utilizando simulações por elementos finitos têm sido publicados com duas abordagens principais: (i) simulação eletro-termo-mecânica; e (ii) simulação termo-mecânica.…”

“…Os valores nodais de temperatura no modelo são posteriormente utilizados como dados de entrada em um modelo mecânico com objetivo de simular o desenvolvimento de tensões residuais [12][13][14]. No segundo tipo (simulação termo-mecânica), um input de calor genérico equivalente àquele gerado durante a soldagem por centelhamento é aplicado como condição de contorno em uma simulação térmica transiente, sendo os valores de temperatura nos nós do modelo, em cada passo de tempo, posteriormente utilizados em um modelo mecânico para avaliar o desenvolvimento de tensões residuais [11,[15][16][17].…”

Investigation of residual stresses in a repair‐welded rail head considering solid‐state phase transformation

“…Deng 16 also showed the effect of martensitic transformation on the final residual stress distribution by implementing a commercial FE software ABAQUS. 17 Recently, Ma et al 18 presented a fast computing algorithm named the iterative substructure method and an advanced material model considering influence of the solid-state phase transformation, and they concluded that the transformation played an important role in the formation of welding stress. Chetkovski et al 19 and Warke et al 20 also utilized ABAQUS with user subroutines: UEXPAN, DFLUX, HETVAL and the third-party software application DANTE to model the thermal process.…”