Finite element method for hot cracking using temperature dependent interface element. Report 2: Mechanical study of Houldcroft test

Abstract

Based on the interface element proposed for crack propagation problems, a Finite Element Method (FEM) using a temperature dependent interface element is developed. The proposed method is applied to the analysis of the formation and the propagation of hot cracking in welding. In particular, the hot cracking extending from the starting edge of the narrow trapezoidal plate under bead welding is examined using the proposed method. From the present study, the following conclusions are drawn. In case of the trapezoidal specimen with welding from the narrower side, the crack length becomes longer when the welding speed and the heat input is large. This agrees with the phenomenon observed in experiments. In the case of the specimen with welding from the wider side, the welding speed and the heat input influence in the opposite manner.

き裂進行問題に提案されたインターフェイス要素に準拠して、温度依存インターフェイス要素を使用した有限要素法を開発した。提案した方法を溶接における熱間割れの形成と進行の解析に適用した。特に、提案した方法を使用して、ビード溶接下の細い台形板のスターテイングエッジから広がる熱間割れを調べた。その結果、台形試料を狭い側から溶接すると、溶接速度と熱入力大において割れ長さが大となり、実験結果と一致した。また、広い側から溶接すると溶接速度と熱入力は逆の影響を与えた。