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Thèse Année : 2014

Static GTAW: experimental and numerical investigations and heat flux parameter estimation

Etude expérimentale et numérique d'un essai de soudage TIG statique et estimation des paramètres du flux de chaleur

Résumé

Gas Tungsten Arc Welding (GTAW) process is generally used for assemblies that requires high quality weld joint. Weldment properties rely mainly on the thermal cycle due to the welding operation and the complex flow of molten metal in the weld pool. Better understanding of the physical phenomena involved in the welding operation, more exactly in the weld pool, are the fundamental step for improving the GTAW operation. In the present research work, a 2D multiphysics model was established in order to predict the weld pool shape evolution in the frame of a static GTAW using a finite element numerical approach. In order to validate the GTAW model, an experimental set up was defined for synchronizing the acquisition of time dependent data such as temperature, weld pool radius and welding process parameters. Then an inverse approach (Levenberg-Marquardt method) is used to estimate the parameters in the heat flux formulation from the available experimental data such as temperature and weld pool radius. The estimated parameters are in good agreement with the literature. The evaluated error on the estimated parameters is less than 10%.
Le procédé de soudage à l’arc sous atmosphère inerte (TIG) est employé pour réaliser des assemblages soudés d’une grande qualité. Les propriétés de la soudure dépendent essentiellement du cycle thermique imposé par l’opération de soudage et des mouvements du métal fondu au sein du bain de fusion. Afin d’appréhender les phénomènes physiques mis en jeu, un modèle multi-physique 2D axisymétrique a été établi. Un protocole expérimental a été développé dans le but de valider le modèle proposé. L’opération a été contrôlée par des mesures synchronisées de température, une observation du bain de fusion et la mesure des paramètres opératoires (intensité et tension). Le flux de chaleur a été modélisé par une fonction Gaussienne qui nécessite la connaissance du rendement du procédé TIG et sa distribution spatiale. Une méthode inverse a été mise en place afin d’estimer ces paramètres. La méthode de Levenberg-Marquardt associée à une technique de régularisation itérative a été utilisée pour résoudre le problème inverse. Les paramètres ont été estimés à partir des mesures expérimentales et les résultats sont en bon accord avec les valeurs trouvées dans la littérature.
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Dates et versions

tel-01262054 , version 1 (26-01-2016)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01262054 , version 1

Citer

Sreedhar Unnikrishnakurup. Static GTAW: experimental and numerical investigations and heat flux parameter estimation. Fluids mechanics [physics.class-ph]. Université Montpellier II, 2014. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01262054⟩
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