Hegesztéstechnológia figyelembevétele lemezes acélszerkezetek méretezésénél / Consideration of welding technology in the design of plated steel structures

Elsődleges fülek

Erre a témakiírásra nem lehet jelentkezni.
Nyilvántartási szám: 
22/26
Témavezető neve: 
Témavezető e-mail címe:
kollar.denes@emk.bme.hu
A témavezető teljes publikációs listája az MTMT-ben:
A téma rövid leírása, a kidolgozandó feladat részletezése: 
Az elmúlt években mind a szerkezeti anyagok, mind a hegesztéstechnológia területén jelentős fejlesztések történtek, melyek nagyban befolyásolják a hegesztett acélszerkezeteink viselkedését. A jelenlegi európai szabványok nem tesznek különbséget geometriai imperfekciók és sajátfeszültségek szintjén az eltérő hegesztéstechnológiai specifikumokkal rendelkező lemezes szerkezetek között, mely méretezéselméleti szempontból – a teherbírás meghatározása szempontjából – fontos kérdés. A gyártási imperfekciók közvetlen figyelembevétele a méretezés során gazdaságosabb szerkezetek tervezését tenné lehetővé. A tervezés mellett a szerkezetgyártásban is előnyt jelentene az imperfekciók – különösen a hegesztésből adódó torzulások – pontosabb ismerete analitikus formulák vagy numerikus szimulációk alkalmazásával, melyek lehetőséget nyújtanak a domináns technológiai paraméterek tekintetbe vételére. Ezen hatások szem előtt tartása a gyártás megkezdése előtt nagyban hozzájárulhatna a hegesztett szerkezetek gyártástechnológiai fejlesztéseihez és tervezéséhez. 
A kutatás a hegesztéstechnológiai sajátosságok lemezes szerkezetek méretezésénél történő figyelembevételét tűzi ki célul, különös tekintettel a geometriai imperfekciók és sajátfeszültségek meghatározására kísérleti és numerikus módszerekkel. A kutatási téma közvetlenül kapcsolódik a BME Hidak és Szerkezetek Tanszéken működő MTA-BME „Új generációs acélhidak” Lendület kutatócsoport munkájához, valamint a témavezető kutatási tevékenységéhez. A javasolt téma illeszkedik a nemzetközi acélszerkezeti kutatási trendekhez is.
A doktori kutatás keretében átfogó szakirodalmi áttekintést kell végezni geometriai imperfekciók és sajátfeszültségek kísérleti, analitikus, illetve numerikus módszer alapú meghatározásának, valamint mindezen imperfekciók méretezéselméleti vonatkozásában, különös tekintettel a számítási eredmények matematikai statisztikai alapú kiértékelésének témájában. A szakirodalom kutatás és a globális kutatási stratégia alapján kidolgozandó egy vizsgálati program, mely tartalmaz laboratóriumi kísérleti vizsgálatokat, numerikus modell alapú számításokat és valószínűségelméleti kiértékelést is. A kutatási program célja a gyártásból adódó imperfekciók stabilitási vizsgálatokban (lemezhorpadás és kihajlás) való figyelembevételére vonatkozó pontosított, méretezéselméletileg igazolt számítási eljárás kidolgozása, mely az építőmérnöki gyakorlatban leggyakrabban – elsődlegesen hídépítésben – alkalmazott hegesztett lemezes szerkezetekre vonatkozik.
***
In recent years, there have been significant developments in both structural materials and welding technology, which have a major impact on the behaviour of welded steel structures. The current European standards do not distinguish between plated structures with different welding technology specifications at the level of geometric imperfections and residual stresses, which is an important issue from a design point of view, in terms of determining the load capacity. A direct consideration of the manufacturing imperfections in the design process would allow for more economical structures. In addition to the design, a better knowledge of imperfections, in particular distortions due to welding, would be beneficial in the structural design process, using analytical formulae or numerical simulations, which would allow for the consideration of the dominant technological parameters. Keeping these effects in mind before starting fabrication can greatly contribute to the development and design of manufacturing technology for welded structures.
The research aims at taking into account the welding technology characteristics in the design of plated structures, with particular emphasis on the determination of geometric imperfections and residual stresses by experimental and numerical methods. The research topic is directly connected to the work of the MTA-BME research group "New generation steel bridges" Lendület at the Department of Structural Engineering and to the research activities of the supervisor. The proposed topic is also in line with international research trends in steel structures.
The PhD research should include a comprehensive literature review on the experimental, analytical and numerical determination of geometric imperfections and residual stresses, as well as on the design theory of all these imperfections, with special emphasis on the evaluation of the calculation results on the basis of mathematical statistics. Based on the literature review and the global research strategy, a test programme will be developed, including laboratory experimental tests, numerical model-based calculations and probabilistic evaluation. The aim of the research programme is to develop an advanced, theoretically validated calculation procedure for the consideration of imperfections in the stability analysis (local buckling and flexural buckling) of welded plated structures, which are most commonly used in civil engineering practice, primarily in bridge construction.
A téma meghatározó irodalma: 
1. H. Pasternak, B. Launert, T. Kannengießer, M. Rhode: Advanced Residual Stress Assessment of Plate Girders Through Welding Simulation, Procedia Eng., 172 (2017) 23–30. DOI: 10.1016/j.proeng.2017.02.013
2. Q. Zhang, Y. Ma, C. Cui, X Chai, S. Han: Experimental investigation and numerical simulation on welding residual stress of innovative double-side welded rib-to-deck joints of orthotropic steel decks, J. Constr. Steel Res., 179 (2021) Paper 106544. DOI: 10.1016/j.jcsr.2021.106544
3. M. Hashemzadeh, Y. Garbatov, C. Guedes Soares: Hybrid-laser welding-induced distortions and residual stresses analysis of large-scale stiffener panel, Ocean Eng. 245 (2022) Paper 110411. DOI: 10.1016/j.oceaneng.2021.110411
4. J. Wang, J. Han, J.P. Domblesky, Z. Yang, Y. Zhao, Q. Zhang: Development of a new combined heat source model for welding based on a polynomial curve fit of the experimental fusion line, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 87 (2016) 1–13. DOI: 10.1007/s00170-016-8587-3
5. L.E. Lindgren: Finite element modeling and simulation of welding. Part 1: Increased complexity, Journal of Thermal Stresses, 24 (2001) 141–192. DOI: 10.1080/01495730150500442
A téma hazai és nemzetközi folyóiratai: 
1. Journal of Constructional Steel Research /WoS/
2. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology /WoS/
3. Thin-Walled Structures /WoS/
4. Engineering Structures /WoS/
5. Periodica Polytechnica Civil Engineering /WoS/
6. International Journal of Steel Structures /WoS/
7. MAGÉSZ Acélszerkezetek
A témavezető utóbbi tíz évben megjelent 5 legfontosabb publikációja: 
1. D. Kollár, B. Kövesdi, I. Völgyi, I. Biró: Assessment of deformation in bridge bearing areas using measurements and welding simulation, Journal of Constructional Steel Research, 194 107305 2022 p.20. DOI: 10.1016/j.jcsr.2022.107305
2. D. Kollár, B. Kövesdi: Welding simulation of corrugated web girders - Part 2: Effect of manufacturing on shear buckling resistance, Thin-Walled Structures, 141 2019 477-488. DOI: 10.1016/j.tws.2019.04.035
3. D. Kollár, B. Kövesdi: Welding simulation of corrugated web girders - Part 1: Effect of manufacturing on residual stresses and imperfections, Thin-Walled Structures, 146 2020 Paper 106107. DOI: 10.1016/j.tws.2019.04.006
4. D. Kollár, B. Kövesdi, L.G. Vigh, S. Horváth: Weld process model for simulating metal active gas welding, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 102(5-8) 2019 2063–2083. DOI: 10.1007/s00170-019-03302-3
5. D. Kollár, B. Kövesdi, J. Néző: Numerical Simulation of Welding Process – Application in Buckling Analysis, Periodica Polytechnica Civil Engineering, 61(1) 2017 98-109. DOI: 10.3311/PPci.9257
A témavezető fenti folyóiratokban megjelent 5 közleménye: 
1. D. Kollár, B. Kövesdi, I. Völgyi, I. Biró: Assessment of deformation in bridge bearing areas using measurements and welding simulation, Journal of Constructional Steel Research, 194 107305 (2022) p.20. DOI: 10.1016/j.jcsr.2022.107305
2. D. Kollár, B. Kövesdi: Welding simulation of corrugated web girders - Part 2: Effect of manufacturing on shear buckling resistance, Thin-Walled Structures, 141 2019 477-488. DOI: 10.1016/j.tws.2019.04.035
3. D. Kollár, B. Kövesdi: Welding simulation of corrugated web girders - Part 1: Effect of manufacturing on residual stresses and imperfections, Thin-Walled Structures, 146 2020 Paper 106107. DOI: 10.1016/j.tws.2019.04.006
4. D. Kollár, B. Kövesdi, L.G. Vigh, S. Horváth: Weld process model for simulating metal active gas welding, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 102(5-8) 2019 2063–2083. DOI: 10.1007/s00170-019-03302-3
5. D. Kollár, B. Kövesdi, J. Néző: Numerical Simulation of Welding Process – Application in Buckling Analysis, Periodica Polytechnica Civil Engineering, 61(1) 2017 98-109. DOI: 10.3311/PPci.9257
Hallgató: 

A témavezető eddigi doktoranduszai

Státusz: 
elfogadott