تحلیل و ارزیابی تنش های پسماند جوش به روش اجزا محدود
Abstract
فرآیند جوشکاری قوس الکتریکی منجر به ایجاد تغییرات پیچیده فیزیکی و متالوژیکی قطعه کار می شود. در این فرآیند همچنین عوامل غیر خطی کننده ماده نظیر پارامترهای فیزیکی وابسته به دمای جوش باعث پیچیده تر شدن بیشتر مساله می شوند. به همین جهت ارائه یک مدل ریاضی دقیق حرارتی و تنشی در این شرایط بسیار مشکل است . در این تحقیق یک آنالیز حرارتی _ مکانیکی گذرای سه بعدی برای جوشکاری قوسی با گاز محافظ به روش اجزاء محدود انجام شده است . به خاطر اینکه حرارت تولید شده در اثر کرنش الاستوپلاستیک در جوشکاری نسبت به حرارت ایجاد شده توسط قوس الکتریکی ناچیز می باشد، لذا آنالیز حرارتی _ مکانیکی به دو بخش تقسیم می شود. در بخش اول یک آنالیز انتقال حرارت گذرای سه بعدی انجام شده و تاریخچه حرارتی جوش محاسبه می گردد. در بخش دوم با استفاده از نتایج دمایی به دست آمده از بخش نخست ، یک آنالیز ترمو _ الاستو_ پلاستیک گذرای سه بعدی برای محاسبه انحراف ها، کرنش ها و تنش های گذرا و پسماند جوش انجام می گردد. در این پایان نامه تمامی خواص ترموفیزیکی و مکانیکی ماده به صورت تابعی از دما لحاظ می شوند. ماده به کار رفته فولاد متوسط(0/22 درصد کربن) است ولی روش کار کلی بوده و می تواند به مواد دیگر نیز تعمیم داده شود. نتیجه ای که از این پایان نامه حاصل می شود این است که در جوشکاری میگ با فلز پرکننده، تنش پسماندعرضی بزرگتر از تنش پسماند طولی است به همین جهت اکثر ترک ها در امتداد جوش پدید می آید. همچنین در جوشکاری تیگ بدون فلز پرکننده به دلیل اینکه گرادیان های دمایی در دو جهت طولی و عرضی تفاوت زیادی ندارند تنش های پسماند طولی و عرضی تقریبا دارای یک اندازه اند. در هر دو مدل، اندازه تنش های پسماند برشی یک مرتبه پایین تر از اندازه تنش های پسماند نرمال است . در این تحقیق از کد اجزاء محدودlusas استفاده شده است .