بررسی عددی و تجربی توزیع تنشهای پسماند در اتصال جوش تجهیزات تحت فشار پوسته-تیوب

اتصال جوش تیوب به صفحه تیوب از مقاطع بحرانی تجهیزات تحت فشار پوسته- تیوب محسوب می گردد. نشتی و شکست دو مشکل رایج در این اتصال می باشند. تنشهای پسماند کششی ناشی از جوشکاری نقش مهمی در ایجاد این دو مشکل دارند. در این تحقیق از روش المان محدود به منظور پیش بینی مقدار و نحوه توزیع تنشهای پسماند در جوش تیوب به صفحه تیوب استفاده شده است. اتصال با یک پاس جوش گوشه ای محیطی، به روش جوشکاری قوسی تنگستنی با گاز محافظ، جوشکاری گردیده است. فرآیند جوشکاری به صورت دو بعدی با تقارن محوری، در نرم افزار ANSYS شبیه سازی شده و  شار حرارتی ناشی از قوس جوشکاری بصورت تابعی از زمان، به شکل تابع گوسی، بوسیله یک زیر برنامه اعمال گردیده است. برای اعتبارسنجی به نتایج شبیه سازی، توزیع حرارتی در حین جوشکاری به کمک ترموگرافی و تنش پسماند با تکنیک کرنش سنجی سوراخ تحت عملیات حرارتی اندازه گیری شده است. حداکثر تنش پسماند بر اساس معیار تسلیم فون میزز  105 مگاپاسکال و حداکثر مقدار تنش پسماند بر اساس معیار شدت تنش 115 مگاپاسکال، در ریشه اتصال مشاهده شده است. حداکثر اختلاف نتایج تحلیل حرارتی و تحلیل مکانیکی به روش المان محدود و  تجربی، به ترتیب حدود 11% و 18% بوده است.