خوردگی تحت تنش یکی از خطرناک ترین انواع خوردگی می باشد که سالانه خسارات زیادی را به بار می آورد و در اثر همزمانی تنش کششی و خوردگی بوجود می آید. در این پروژه سعی شد که به بررسی این نوع خوردگی توسط سیگنال آکوستیک امیشن بپردازیم. آکوستیک امیشن یکی از روش های تست غیر مخرب است که بر پایه شناسایی موج الاستیک حاصل از فرایند های میکروسکوپی و ماکروسکوپی می باشد. در این پروژه آزمایش های استاندارد خوردگی تحت تنش که شامل سه بخش نرخ کرنش آهسته ، آزمایش u شکل و آزمون بارگذاری استاتیکی بر روی نمونه های مختلف انجام گردید و در حین آزمایشات داده های آکوستیکی ضبط گردید. مطابق با نتایج آکوستیک امیشن قابلیت شناسایی و تشخیص مکانیزم فرایند خوردگی تحت تنش را دارا می باشد همچنین این روش می تواند پایداری فیلم تشکیل شده در فرایند خوردگی را نشان دهد.

روش های مختلف مدل سازی فرایند جوشکاری لب به لب، مانند مدل تولد و مرگ، مدل برهم-کنش المان، و مدل ساده اعمال حرارت متمرکز متحرک روی خط جوش، شرح داده شده و از جنبه-های مختلف مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته اند. برای شبیه سازی جوشکاری در سازه های بزرگ، با توجه به بالا بودن حجم و تعداد مش مورد نیاز از طرفی و محدودیت حافظه ی در دسترس برای حل مسیله در رایانه از طرف دیگر، مدل اعمال حرارت متمرکز متحرک روی خط جوش برای شبیه سازی سازه 12متری صنعتی انتخاب شد. علاوه بر این، ساده سازی هایی نیز در مفروضات مسیله انجام گرفت. با توجه به نتایج اعوجاج پسماند بدست آمده از این شبیه سازی و اندازه گیری های تجربی انجام شده، نتایج مدل شبیه سازی شده با خطای متوسط حدود 10 تا 15 درصد منطبق با اندازه گیری ها هستند. انواعی از ترتیب جوشکاری برای این سازه صنعتی، شبیه سازی شده و نتایج اعوجاج ها در هر حالت مقایسه و بررسی شده اند. بر اساس این بررسی ها کمترین اعوجاج زاویه ای در حالتی ایجاد شده که جوشکاری سازه در چهار پاس در طول جوش انجام شده به طوریکه از تکنیک پس گرد در جوشکاری استفاده شده است. اما این کاهش بیش از 6 تا 10 درصد نبوده است. شبیه سازی جوشکاری با سازه مقید شده در حین جوشکاری، نشان دهنده کاهش اعوجاج زاویه ای تا 30 درصد است.

مطالعات انجام شده در مورد رفتار قطعات و سازه های صنعتی نشان میدهد تاثیر تنش های پسماند در این رابطه قابل چشم پوشی نیست. نتایج بررسی ها نشان داده است قطعات مشابه که دارای تنش های پسماند مختلف باشند در شرایط کاری یکسان از نظر استحکام استاتیکی و دینامیکی، خواص خوردگی و پایداری ابعادی رفتارهای مختلفی نشان میدهند. در این رساله به موضوع تنشهای پسماند جوشی از دیدگاه نحوه ایجاد، اندازه گیری و تخمین آن و نیز استحاله تنشهای پسماند در سازه ساخته شده پرداخته شده است. هدف این رساله کسب یک دید روشن، عمیق و تخصصی از بروز تنش های پسماند جوشی، اندازه گیری، محاسبه و استحاله این نوع تنش ها میباشد. فعالیت پژوهشی انجام شده در این رساله شامل بخش های تحلیلی، آنالیز عددی و انجام تست های تجربی میباشد و شامل موضوعات زیر میباشد. 1- استفاده از تکنیک کرنش سنجی سوراخ در اندازه گیری تنش های بزرگ و متغیر در ضخامت. 2- محاسبه تنش های پسماند ناشی از عملیات جوشکاری و تنش گیری حرارتی در اتصال جوشی از جنس فولاد زنگ نزن آستنیتی. طبق پژوهش های انجام شده نتایج اندازه گیری تنش های پسماند که بزرگتر از 60 % استحکام تسلیم باشند، بدلیل خطای تغییر شکل پلاستیک اطراف موضع اندازه گیری معتبر نمیباشد. در این رساله، با استفاده از آنالیز عددی و انجام تست های تجربی خطای روش استاندارد کرنش سنجی سوراخ در اندازه گیری تنش های بزرگ مورد بررسی قرار گرفته و یک روش برای حذف اثر خطای پلاستیک و تصحیح نتایج اندازه گیری ارائه شده است. با استفاده از روش ارائه شده در این رساله تکنیک کرنش سنجی سوراخ را میتوان برای اندازه گیری تنش های پسماند جوشی بزرگ یکنواخت در ضخامت مورد استفاده قرار داد. روش ارائه شده در مورد چند نمونه جوشی ساخته شده که دارای تنش های پسماند بزرگ بودند مورد استفاده قرار گرفت. در ادامه، اندازه گیری تنش های پسماند متغیر در ضخامت مورد توجه قرار گرفت و روابط مورد استفاده در محاسبه این نوع تنش ها استخراج گردید. در این قسمت با توسعه مدل های پارامتریک المان محدود برای تعیین ضرایب ثابت مورد نیاز، قابلیت استفاده از این تکنیک در اندازه گیری تنش های پسماند متغیر در ضخامت و یا در مورد موادی با خواص مکانیکی متغیر در ضخامت بدست آمده است. این روش در اندازه گیری تنش بر روی نمونه تحت بار خمشی که دارای تنش متغیر میباشد نتایج قابل قبولی ارائه داد. در بخش دیگری از این رساله، فرآیند عملیات تنش گیری حرارتی بر روی نمونه جوشی از فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 کم کربن مورد توجه قرار گرفت که طی آن دما و زمان مناسب برای عملیات حرارتی تنش گیری فولاد مورد بررسی650 درجه سانتیگراد به مدت حداکثر 90 دقیقه تعیین شد. در ادامه با انجام تست های تجربی رفتار تنش-کرنش و آزاد شدن تنش در دمای مورد عملیات حرارتی مورد توجه قرار گرفت. ساخت نمونه تجربی اتصال جوشی و شبیه سازی عملیات جوشکاری و تنش گیری حرارتی آن قسمت بعدی از فعالیت پژوهشی در این رساله میباشد که با استفاده از کد ansys انجام گردید. در این قسمت از مدل سازی سه بعدی یک اتصال جوشی به همراه شرایط تکیه گاهی حین جوشکاری و تحلیل غیر کوپل استفاده گردید. نتایج بدست آمده از محاسبات المان محدود برای توزیع تنش با مقادیر اندازه گیری شده مقایسه شد که تطابق قابل قبولی نشان میدهد. از نتایج حاصله از این پژوهش میتوان در محاسبه و اندازه گیری تنش های پسماند جوشی سازه های مختلف استفاده نمود. امکان محاسبه و پیش بینی تغییرات تنش در حین عملیات حرارتی تنش گیری از دیگر نتایج این پژوهش میباشد. با استفاده از توانایی بدست آمده در این پژوهش بهینه سازی پارامترهای جوشکاری و عملیات حرارتی به منظور کاهش مشکلات احتمالی ممکن میباشد. علاوه بر فرآیند جوشکاری، نتایج این پژوهش در اندازه گیری تنش های پسماند ایجاد شده از سایر فرآیند های ساخت به عنوان یک معیار کنترل کیفیت نیز قابل استفاده میباشد.

تنش های پسماند جوشی بواسطه اعمال حرارت موضعی در حین فرآیند جوشکاری در اتصالات جوشی به وجود به وجود می آیند. این تنش ها با توجه به بارگذاری های خارجی می توانند کارکرد سازه را تحت تاثیر قرار دهند. علاوه بر این تنش های پسماند می تواند عامل تغییر شکل های جوشی نیز بشود که این مورد در مونتاژ قطعات مشکل ساز است. بنابراین در سازه ی جوشکاری شده جهت آزاد نمودن تنش های پسماند عملیات حرارتی تنش گیری انجام می شود. از مهمترین مکانیزم های آزاد سازی تنش می توان به کاهش تنش تسلیم به دلیل افزایش دما و پدیده خزش حین عملیات حرارتی اشاره نمود. در این پروژه ابتدا تنش های پسماند ایجاد شده در اتصالات جوشی ورق-ورق از جنس ...با انجام تحلیل الاستو-پلاستیک به روش المان محدود محاسبه شد. جهت ارزیابی صحت نتایج المان محدود اندازه گیری تجربی با استفاده از روش کرنش سنجی سوراخ ( ) انجام شد. نتایج تطابق مناسبی را بین نتایج تجربی و المان محدود نشان داد. در مرحله بعد شبیه سازی فرآیند عملیات حرارتی تنش گیری روی این اتصالات جوشی با اعمال رفتار خزشی ماده انجام شد. برای اعمال رفتار خزشی در شبیه سازی عملیات حرارتی، آزمایش خزش در دمای مورد نظر برای به دست آوردن ضرایب خزش برای فولاد مذکور صورت گرفت. نتایج بررسی شده نشان داد که فرایند خزش مکانیزم اصلی در هنگام آزاد سازی تنش به ویژه در مرحله نگهداری در دمای تنش گیری است. بنابراین اعمال رفتار واقعی مواد در حین شبیه سازی عملیات حرارتی برای رسیدن به نتایج قابل ضروری است و در نظر نگرفتن فرآیند خزش میتواند منجر به نتایج غیر واقعی شود. همچنین نتایج نشان داد که با تنظیم پارامترهای مختلف از جمله دما و زمان عملیات حرارتی می توان مناسب ترین فرآیند تنش گیری را انجام نمود. نتایج ارائه شده در این پایان نامه می تواند در بررسی و تدوین مناسبی برای عملیات حرارتی تنش گیری در سازه های صنعتی با در نظر گرفتن اثر پارامترهای مختلف استفاده شود.