Title
Карактеризација геометрије и микроструктуре шава на бази топлотног и металуршког модела МАГ поступка заваривања као основа за одређивање параметара технологије
Creator
Bjelić, Mišo B., 1976-
Copyright date
2016
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Deliti pod istim uslovima 3.0 Srbija (CC BY-NC-SA 3.0)
License description
Dozvoljavate umnožavanje, distribuciju i javno saopštavanje dela, i prerade, ako se navede ime autora na način odredjen od strane autora ili davaoca licence i ako se prerada distribuira pod istom ili sličnom licencom. Ova licenca ne dozvoljava komercijalnu upotrebu dela i prerada. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/rs/deed.sr_LATN Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Inventory ID
D-2983
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 23.09.2016.
Other responsibilities
mentor
Kolarević, Milan, 1958-
predsednik komisije
Gerić, Katarina, 1951-
član komisije
Lazić, Vukić, 1957-
član komisije
Milčić, Dragan.
član komisije
Vukićević, Miomir, 1953-
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Kragujevcu
Faculty
Fakultet za mašinstvo i građevinarstvo
Alternative title
Characterization of weld geometry and microstructure based on heat-transfer and metallurgical model of the GMAW process as a basis for prediction of the technological parameters.
Publisher
[M. B. Bjelić]
Format
150 listova
Abstract (sr)
Simulacioni modeli u zavarivanju daju uvid u uticaj parametara tehnologije zavarivanja
na temperatursko polje u zavarivanim delovima a posredstvom temperaturskog polja i na
geometriju, mikrostrukturu i mehaničke osobine zavarenog spoja. U ovoj disertaciji raz‐
vijen je analitički, trodimenzionalni, kvazistacionarni model toplotne razmene pri
sučeonom zavarivanju limova MAG postupkom. Na osnovu analitičkog modela, dobijen je
numerički model primenom metode konačnih razlika. Rešavanje sistema diferencnih je‐
dnačina izvršeno je iterativnim putem primenom multigrid i relaksacionog metoda za
tačku. Pored modela toplotne razmene, izvršeno je modeliranje kinetike transforma‐
cije austenita pri hlađenju zavarivanih limova primenom Kirkaldijevog (Kirkaldy) i Li‐
jevog (Li) modela. Ova dva modela su iskorišćena za procenu vrednosti tvrdoće po Vikersu
(Vickers) u poprečnom preseku zavarenog spoja.
Primena numeričkih modela, odnosno, tačnost izlaznih rezultata modela u opštem slu‐
čaju, ograničena je tačnošću ulaznih podataka. U ovom slučaju postoje veličine čija se ul‐
azna vrednost ne može sa sigurnošću odrediti. Da bi se prevazišla ovakva ograničenja
primenjen je višekriterijumski genetski algoritam u kombinaciji sa razvijenim nume‐
ričkim modelom. Međutim, nalaženje globalnog optimuma uz pomoć globalnih optimiza‐
cionih algoritama, povezana je sa velikim brojem iteracija što za posledicu ima veoma
dugo proračunsko vreme. U cilju smanjenja vremena trajanja proračuna, razvijeni numeri‐
čki model zamenjen je meta ‐ modelom primenom metoda odzivnih površina uz upotrebu
kubne interpolacije.
Primenom navedenog algoritma izvršena je minimizacija odstupanja parametara geome‐
trije šava i srednje vrednosti tvrdoće u određenom broju mernih tačaka, u poprečnom
preseku šava u odnosu na eksperimentalne vrednosti dobijene sučeonim zavarivanjem
MAG postupkom limova od čelika P355GH. Kao promenljive su uzete upravo veličine čiju
vrednost nije bilo moguće sa sigurnošću odrediti. U ovom slučaju to su stepen korisnog
dejstva električnog luka i parametri izvora toplote. Na osnovu opisanog postupka kali‐
bracije, određena je funkcionalna zavisnost navedenih veličina od parametara tehnolo‐
gije zavarivanja.
Ovako kalibrisan model iskorišćen je za određivanje parametara tehnologije MAG pos‐
tupka minimizacijom sume kvadrata odstupanja traženih od eksperimentalnih vredno‐
sti parametara geometrije šava i mikrotvrdoće. Minimizacija je izvedena primenom vi‐
šekriterijumskog genetskog algoritma. Eksperimentalna verifikacija pokazala je da ra‐
zvijeni modeli i metodologije predstavljaju pouzdan način za određivanje parametara te‐
hnologije MAG postupka zavarivanja.
Abstract (en)
Simulation models of welding processes give us an insight into the influence of welding parameters
on temperature field in welded parts and by means of temperature fields and the influence to
geometry, microstructure and mechanical properties of welded joints. In this dissertation an analytical,
three‐dimensional, quasi‐stationary model of heat transfer during GMA welding was developed.
Numerical model of heat transfer is derived from developed analytical model using finite
differences. System of finite‐difference equations is solved iteratively using successive over‐relaxation
and multigrid method. Beside the heat‐transfer model, decomposition of austenite during
cooling stage of welding process is also modeled using Kirkaldy’s and Li’s models. These models
were used to estimate the value of Vickers hardness in the cross section of the welded joint.
The accuracy of the output results of the numerical model in general, is limited by the accuracy of
the input data. In this case, there are parameters whose value cannot be prescribed accurately. In
order to overcome these limitations, multi‐criteria genetic algorithm combined with the developed
numerical model was applied. However, finding a global optimum using global optimization
algorithms, is associated with a large number of iterations which results in a very long time of
computation. In order to reduce the time of computation, the developed numerical model has been
replaced by a meta‐model using response surface methodology and cubic interpolation.
Using mentioned algorithm, minimization of difference between the simulated and measured values
of weld geometry parameters and mean value of hardness measured in particular number of
locations, during GMA welding of P355GH steel has been made. Variables in this minimization
process were parameters whose value is impossible to determine with certainty. In this case, that
were arc efficiency and heat sources parameters. Using described calibration procedure it was
possible to determine functional relationship between uncertain variables and welding parameters.
Thus calibrated model was used to determine the parameters of GMAW process, by minimization
of difference between simulated and measured values of weld geometry parameters and hardness
using least squares method. Minimization is carried out using multi‐criteria genetic algorithm. Experimental
verification has showed that the developed models and methodologies represent a reliable
way for determination of the GMAW parameters.
Authors Key words
simulacija, numerički model, MAG postupak zavarivanja, metod konačnih
razlika, mikrostruktura, tvrdoća, kalibracija, višekriterijumska optimizacija,genet‐
ski algoritam
Authors Key words
simulation, numerical model, GMAW, finite difference method, microstructure, hardness,
calibration, multi‐criteria optimization, genetic algorithm
Classification
621.791.754:536.12]:519.876.5
Subject
MAG postupak zavarivanja - Numericki model
Type
Tekst
Abstract (sr)
Simulacioni modeli u zavarivanju daju uvid u uticaj parametara tehnologije zavarivanja
na temperatursko polje u zavarivanim delovima a posredstvom temperaturskog polja i na
geometriju, mikrostrukturu i mehaničke osobine zavarenog spoja. U ovoj disertaciji raz‐
vijen je analitički, trodimenzionalni, kvazistacionarni model toplotne razmene pri
sučeonom zavarivanju limova MAG postupkom. Na osnovu analitičkog modela, dobijen je
numerički model primenom metode konačnih razlika. Rešavanje sistema diferencnih je‐
dnačina izvršeno je iterativnim putem primenom multigrid i relaksacionog metoda za
tačku. Pored modela toplotne razmene, izvršeno je modeliranje kinetike transforma‐
cije austenita pri hlađenju zavarivanih limova primenom Kirkaldijevog (Kirkaldy) i Li‐
jevog (Li) modela. Ova dva modela su iskorišćena za procenu vrednosti tvrdoće po Vikersu
(Vickers) u poprečnom preseku zavarenog spoja.
Primena numeričkih modela, odnosno, tačnost izlaznih rezultata modela u opštem slu‐
čaju, ograničena je tačnošću ulaznih podataka. U ovom slučaju postoje veličine čija se ul‐
azna vrednost ne može sa sigurnošću odrediti. Da bi se prevazišla ovakva ograničenja
primenjen je višekriterijumski genetski algoritam u kombinaciji sa razvijenim nume‐
ričkim modelom. Međutim, nalaženje globalnog optimuma uz pomoć globalnih optimiza‐
cionih algoritama, povezana je sa velikim brojem iteracija što za posledicu ima veoma
dugo proračunsko vreme. U cilju smanjenja vremena trajanja proračuna, razvijeni numeri‐
čki model zamenjen je meta ‐ modelom primenom metoda odzivnih površina uz upotrebu
kubne interpolacije.
Primenom navedenog algoritma izvršena je minimizacija odstupanja parametara geome‐
trije šava i srednje vrednosti tvrdoće u određenom broju mernih tačaka, u poprečnom
preseku šava u odnosu na eksperimentalne vrednosti dobijene sučeonim zavarivanjem
MAG postupkom limova od čelika P355GH. Kao promenljive su uzete upravo veličine čiju
vrednost nije bilo moguće sa sigurnošću odrediti. U ovom slučaju to su stepen korisnog
dejstva električnog luka i parametri izvora toplote. Na osnovu opisanog postupka kali‐
bracije, određena je funkcionalna zavisnost navedenih veličina od parametara tehnolo‐
gije zavarivanja.
Ovako kalibrisan model iskorišćen je za određivanje parametara tehnologije MAG pos‐
tupka minimizacijom sume kvadrata odstupanja traženih od eksperimentalnih vredno‐
sti parametara geometrije šava i mikrotvrdoće. Minimizacija je izvedena primenom vi‐
šekriterijumskog genetskog algoritma. Eksperimentalna verifikacija pokazala je da ra‐
zvijeni modeli i metodologije predstavljaju pouzdan način za određivanje parametara te‐
hnologije MAG postupka zavarivanja.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.