تعیین تجربی و عددی توزیع تنش پسماند در جوش ماهیچه ای استوانه‏های فولادی

تنش‏های پسماند در یک قطعه، بر اثر فرایند‏های مختلف ساخت و جوشکاری به وجود می آیند. موضوع بررسی توزیع ‏تنش پسماند ناشی از جوشکاری به علت تأثیر قابل ملاحظه آن در رفتار مکانیکی (خزش، خستگی و خوردگی) محل ‏اتصال از اهمیت ویژه ای در صنایع مختلف مهندسی برخوردار است و گامی مهم در تعیین بی عیبی و ضریب اطمینان ‏قطعه می باشد. به دلیل پیچیدگی فرایند جوشکاری از نظر شرایط اولیه و مرزی و نیاز به بررسی حرارتی- مکانیکی، ‏امکان حل تحلیلی جهت مدلسازی فرایند وجود ندارد یا بسیار پیچیده است. از طرفی به دلیل تنوع و پیچیدگی ‏شرایط از قبیل هندسه قطعات و غیره، بررسی تجربی این فرایند نیز بسیار پرهزینه می باشد‎.‎‏ ‏ موضوع اصلی این پایان نامه مدلسازی، تحلیل عددی و تجربی فرایند اتصال جوش، در یک اتصال ‏t‏ شکل لوله (سه ‏راهی)، به کمک روش المان محدود و انجام آزمایش‏ ‏های تجربی، جهت بدست آوردن توزیع حرارتی و تنش پسماند ‏ناشی از جوشکاری می باشد. ویژگی‏های خاص این پایان نامه را می توان به شرح ذیل خلاصه نمود.‏ ‏1-‏ تأثیر نسبت شعاع خارجی به ضخامت لوله اصلی، نسبت شعاع خارجی به ضخامت لوله فرعی، سرعت الکترود ‏و قطر الکترود جوشکاری در توزیع حرارتی و تنش پسماند، مورد بررسی قرار گرفته شده است.‏ ‏2-‏ سرعت حرکت الکترود با استفاده از روش تولد و مرگ المان‏ها مدلسازی شده است.‏ ‏3-‏ از مدل حرارتی ‏goldak‏ به عنوان دقیق ترین منبع حرارتی، در شبیه‏سازی‏های عددی استفاده شده است.‏ ‏4-‏ از روش سوراخکاری مرکزی (‏chd‏) برای بدست آوردن نتایج تجربی استفاده شده است.‏ لازم به ذکر است در انجام این پایان نامه از نرم‏ ‏افزار المان محدود ‏ansys‏ استفاده شده و هدف اصلی، محاسبه ‏تنش‏های پسماند، تأثیر عوامل ذکر شده بر آن و مقایسه نتایج حاصل با داده‏های تجربی بدست آمده می باشد.‏ با توجه به نتایج بدست آمده، تنش پسماند فشاری در ناحیه اطراف جوش در سطح خارجی لوله، با نفوذ در عمق، به ‏تنش کششی در سطح داخلی تبدیل می گردد که با فاصله از جوش این توزیع تنش به صورت عکس تغییر می نماید. ‏عدم وجود تقارن در توزیع تنش پسماند ناشی از جوشکاری در مدل سه بعدی، از دیگر نتایج این تحقیق می باشد. ‏هریک از پارامتر های مذکور بر توزیع تنش پسماند تأثیرگذار می باشد که در فصل نتایج به صورت جداگانه مشاهده ‏می گردد.‏