Ροϊκή μοντελοποίηση μετωπικής συγκόλλησης δια τριβής με ανάδευση πλακών κράματος αλουμινίου 5083 με τη χρήση του πακέτου πεπερασμένων στοιχείων comsol multiphysics

Ασημακόπουλος, Ιωάννης; Asimakopoulos, Ioannis

dc.contributor.author	Ασημακόπουλος, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Asimakopoulos, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2017-09-06T10:03:08Z
dc.date.available	2017-09-06T10:03:08Z
dc.date.issued	2017-09-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45525
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.14196
dc.rights	Default License
dc.subject	Θερμική μοντελοποίηση	el
dc.subject	Ροϊκή μοντελοποίηση	el
dc.subject	Αλουμίνιο	el
dc.subject	FSW	en
dc.subject	Thermal modeling	en
dc.subject	Flow modeling	en
dc.subject	AA5083	en
dc.title	Ροϊκή μοντελοποίηση μετωπικής συγκόλλησης δια τριβής με ανάδευση πλακών κράματος αλουμινίου 5083 με τη χρήση του πακέτου πεπερασμένων στοιχείων comsol multiphysics	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Συγκόλληση	el
heal.classification	Welding	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/c1b0fdbf59df81e165f5ece1ac87df4d3ae96347
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/c1b0fdbf59df81e165f5ece1ac87df4d3ae96347
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-07-11
heal.abstract	Η συγκόλληση δια τριβής με ανάδευση (Friction Stir Welding - FSW) είναι μια σχετικά καινούρια τεχνική συγκόλλησης στερεάς κατάστασης. Χρησιμοποιείται πια ευρέως σε διάφορους τομείς της κατασκευαστικής βιομηχανίας, όπως την αυτοκινητοβιομηχανία, την αεροναυπηγική και τη ναυπηγική, για τη συγκόλληση μεταλλικών κραμάτων που είναι δύσκολο να συγκολληθούν με τις κλασικές μεθόδους τήξης. Ένας από τους πιο σημαντικούς τομείς έρευνας στη συγκόλληση δια τριβής με ανάδευση είναι η μελέτη της ροής του υλικού στην περιοχή γύρω από το εργαλείο καθώς και το πώς αυτή επηρεάζει τη μεταλλουργική δομή και τις μηχανικές ιδιότητες της περιοχής συγκόλλησης. Η συγκόλληση δια τριβής με ανάδευση είναι μια πολύ περίπλοκη διεργασία, κατά την οποία αρκετά διαφορετικά φυσικά φαινόμενα συμβαίνουν ταυτόχρονα και αλληλεπιδρούν. Για να κατανοήσουμε τη διεργασία αυτή, είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε τη φύση της ροής του υλικού γύρω από το εργαλείο. Η πραγματοποίηση εργαστηριακών πειραμάτων με σκοπό την ανάλυση της ροής αποδείχθηκε αρκετά χρονοβόρα και υψηλού κόστους για τους ερευνητές. Για να ξεπεραστούν τα παραπάνω εμπόδια, από το 2000 γίνονται μελέτες με σκοπό την αριθμητική προσομοίωση της διεργασίας FSW. Στην παρούσα εργασία αναπτύσσεται ένα συνδυασμένο θερμικό – ροϊκό μοντέλο υπολογιστικής ρευστοδυναμικής με χρήση του πακέτου πεπερασμένων στοιχείων Comsol Multiphysics για τη μοντελοποίηση FSW αλουμινίου 5083. Το υπό συγκόλληση υλικό θεωρείται ρευστό υψηλού ιξώδους και γίνεται ανάλυση της ροής του γύρω από το περιστρεφόμενο εργαλείο. Τα ροϊκά πεδία που παράγονται από το πρόγραμμα μας δείχνουν τη μορφή της ροής στην περιοχή συγκόλλησης. Επίσης εξετάζεται η μεταβολή του δυναμικού ιξώδους, του πεδίου ταχυτήτων και του ρυθμού διατμητικής παραμόρφωσης για διάφορες παραμέτρους συγκόλλησης. Καινοτομία της εργασίας αποτελεί η προσπάθεια μοντελοποίησης της συγκόλλησης δίνοντας στον άξονα του εργαλείου μια μικρή κλίση προς την αντίθετη κατεύθυνση της συγκόλλησης (tilt angle). Τέλος τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την παραπάνω μελέτη αναλύονται διεξοδικά, συγκρίνονται με πειραματικά αποτελέσματα του Εργαστηρίου Ναυπηγικής Τεχνολογίας και εν κατακλείδι αντλώνται συμπεράσμτα.	el
heal.abstract	Friction stir welding is a relatively new solid state joining technique. It is widely used in various sectors of the industry, such as automotive, railway, aerospace and shipbuilding in order to join different metallic alloys that are hard to be welded by conventional fusion welding. One of the most important fields of research in friction stir welding is the study of the material flow around the tool and how it affects the metallurgy and the mechanical properties of the welded area. Friction stir welding is a highly complex process comprising several coupled physical phenomena. In order to understand the process it is very important to know the nature of the material flow that occurs around the tool. Lab experiments are often time consuming and costly for the researchers. In order to overcome these obstacles, numerical simulation has frequently been used since the 2000s. In the present work a model based approach is adopted in order to study the material flow. A coupled thermal and flow CFD model is developed using the Finite Element package, Comsol Multiphysics, for the friction stir welding simulation of aluminum 5083. The material is considered as a high viscosity fluid and the flow analysis is done. The flow fields generated by the streamline plot give an idea of the material flow. The variation of dynamic viscosity, velocity field and shear strain fields with various welding parameters is studied. An innovation of the study is the attempt to model the FSW process with a tilt angle of 3 degrees. Finally the results obtained from the above mentioned conditions is discussed elaborately, compared with experimental results obtained in the Shipbuilding Technology Laboratory and concluded.	el
heal.advisorName	Παντελής, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Παντελής, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Τσούβαλης, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Βοσνιάκος, Γεώργιος-Χριστόφορος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θαλάσσιων Κατασκευών. Εργαστήριο Ναυπηγικής Τεχνολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	111 σ.
heal.fullTextAvailability	true