بررسی عملی و نظری تنش های پسماند ناشی از فرآیند جوشکاری لوله های اسپیرال

در این تحقیق فرآیند جوشکاری قوسی زیرپودری لوله های اسپیرال به کمک نرم افزار ansys در مقیاس سه بعدی و با استفاده از کد (ماکرو) شبیه سازی شده و تنش های پسماند حاصل از آن محاسبه شده است. شبیه سازی این فرآیند در قالب دو حل مجزای حرارتی و مکانیکی انجام گرفته است بدین صورت که ابتدا مدل المان محدود حرارتی جسم تحلیل شده و نتایج حل مرحله ی حرارتی به عنوان بار به مدل مکانیکی جسم اعمال گردیده و نهایتاً با تحلیل مدل المان محدود مکانیکی تنش های پسماند محاسبه شده است. با شبیه سازی حرارتی توزیع دما پیش بینی و تاریخچه ی دمایی محاسبه شده است. در این تحلیل، مدل منبع حرارتی بر اساس توزیع دو بیضوی چگالی توان گلداک ارایه شده است. پس از تحلیل حرارتی و دستیابی به تاریخچه ی دمایی، مدل مکانیکی بررسی شد. سرانجام توزیع تنش های پسماند بدست آمد. لازم به ذکر است که در این تحقیق از خواص ترموفیزیکی و مکانیکی وابسته به دما استفاده شد. در اولین تنش پسماند اصلی مقدار کششی بسیار بزرگی نزدیکی خط جوش مشاهده شد. برای جلوگیری از ترک های ناشی از جوشکاری، تنش های پسماند کششی بالا را باید کاهش داد. یکی از راهکارهای صنعتی برای کاهش این تنش ها استفاده از فرآیند هایدروتست است. در پایان این تحقیق، توزیع تنش های پسماند پس از فرآیند جوشکاری و پس از فرآیند هایدروتست با هم مقایسه شد و بدلیل انجام فرآیند هایدروتست تنش پسماند کاهش یافت. صحت و دقت نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی سنجیده شد. مقایسه ی بین تنش های پسماند به دست آمده از آزمایش ها و روش المان محدود تطابق خوبی را نشان داد، از این رو مدل المان محدود پیشنهاد شده، توانایی تحلیل تنش های پسماند ناشی از جوشکاری را در لوله های اسپیرال دارد.