Computer modelling of thermomechanical phenomena in pipes welded using a laser beam

This study concerns numerical modelling and computer simulation of thermomechanical phenomena accompanying spiral welding of pipes made of stainless steel X5CrNi18-10 using a laser beam. Based on Abaqus FEA software, 3D numerical analysis was performed. Power distribution of spirally moving heat source was implemented into additional DFLUX subroutine, written in Fortran programming language. Thermomechanical properties of steel changing with temperature were taken into account in the analysis. The efficiency of material melting by different welding sources as well as the influence of heat load on the shape of melted zone, deformation of welded pipe and residual stress were examined.

Praca dotyczy modelowania numerycznego i symulacji komputerowej zjawisk termomechanicznych towarzyszących procesowi spawania spiralnego rur ze stali nierdzewnej X5CrNi 18-10 przy wykorzystaniu wiązki laserowej. Bazując na oprogramowaniu Abaqus FEA wykonano analizę numeryczną 3D. Rozkład mocy źródła ciepła poruszającego się spiralnie implementowano w dodatkowej procedurze DFLUX napisanej w języku programowania Fortran. W analizie uwzględniono zmienne własności termomechaniczne stali. Badano efektywność przetapiania materiału różnymi typami źródeł spawających oraz wpływ obciążenia cieplnego na kształt strefy przetopienia, deformacje spawanych rur i naprężenia spawalnicze.