Restraint stress and strain in circular patch welds

Abstract

Patch welding is mainly performed for repair, reinforcement and so on. In this study, the characteristics of the restraint stress and strain produced in circular patch welding and their production mechanism are elucidated from the results of the thermal elastic-plastic analysis. Then, the analytical calculation procedure of the restraint stress and strain produced by circular patch welding is shown based on the production mechanism of the restraint stress and strain. As the result, the formula to provide the restraint stress and strain is proposed. Moreover, the applicability of the restraint intensity as a mechanical measure for cold crack initiation in circular patch welding is investigated. Severity of the mechanical restraint condition in the elastic range can be evaluated by using the restraint intensity in circular patch welding as a parameter. Meanwhile, severity of the mechanical restraint condition in the plastic range can not be directly evaluated by using the restraint intensity. However, the relative severity of the mechanical restraint may be evaluated by using the restraint intensity only in the limited range.

パッチ溶接は主に修理や補強などのために行われる。本研究では、円形パッチ溶接の際に生ずる拘束応力および歪特性とその発生メカニズムを熱弾塑性解析の結果から解明した。次いで、円形パッチ溶接によって生ずる拘束応力および歪の解析計算法を拘束応力および歪発生メカニズムに基づいて示した。その結果として、拘束応力および歪を与える式を提案した。さらに、円形パッチ溶接における冷間割れ発生に対する機械的尺度として拘束強度の適用性について調べた。弾性領域内における機械的拘束条件のレベルは、円形パッチ溶接における拘束強度をパラメータとして用いることによって評価することができる。一方、塑性領域における機械的拘束条件のレベルは拘束強度を用いても直接評価することはできない。しかしながら、限られた範囲ならば、機械的拘束の相対レベルは拘束強度のみで評価することができる。