تاریخچه و انتخابی

شکل4-5 تاریخچه دمایی سه نقطه از مقطع میانی صفحه.
Widget not in any sidebars

همان‌طور که در شکل 4-5 مشاهده میشود، بیشترین دما بر روی محور جوش (نقطه A) ایجاد میگردد. در این نقطه تا زمانی که منبع جوش به این نقطه نرسیده است جزء غیرفعال است و دمای آن برابر دمای محیط است (200). با رسیدن منبع جوش به این قسمت و فعال شدن جزء مربوطه، دمای نقطه A شروع به افزایش کردن نموده و این افزایش دما به سرعت صورت میگیرد. با گذشتن منبع حرارتی از این محل، در واقع از روی گره باربرداری میشود و دمای گره رو به کاهش میرود و مرحله باربرداری شروع میشود. شیب نمودار در مرحله باربرداری (سرمایش) در ابتدا زیاد است که به علت اختلاف دمای بسیار زیاد گرههای واقع بر محور جوش با دیگر گرهها است. همان‌طور که در شکل 4-5 هم مشخص است با دور شدن از محور جوش شیب نمودارهای تاریخچه دمایی گرهها در مرحله سرمایش و گرمایش کند میشود. در شکل 4-6 توزیع دما در مقطع عمود بر خط جوش در فاصله 8 سانتیمتری از مبدأ و در زمان 16 ثانیه از آغاز جوشکاری نمایش داده شده است.

شکل 4-6 دمای گرههای مدل در زمان 16 ثانیه.
همانطور که در شکل 4-6 دیده میشود، بیشترین دما را در روی محور جوش به وجود می‌آید و با دور شدن از محور جوش دما کاهش مییابد به طوری که در فاصله 50 میلیمتر از محور جوش به دمای محیط میرسد.

4-4 تحلیل مکانیکی
پس از تحلیل حرارتی و ذخیره نمودن دادههای مربوط به تحلیل حرارتی، بر روی همان مدل تحلیل مکانیکی صورت میگیرد. تحلیل مکانیکی جوش، تحلیلی ناخطی میباشد.
4-4-1 جزء مکانیکی
جزء انتخابی باید دارای گرههایی همانند جزء حرارتی باشد تا دمای هر گره دقیقاً از جزء حرارتی به جزء مکانیکی منتقل شود. جزء انتخابی باید دارای قابلیت تحلیل ناخطی مواد و هندسه را داشته باشد هم‌چنین همانند تحلیل حرارتی باید دارای خصوصیت تولد و مرگ اجزاء باشد. برای تحلیل مکانیکی از جزء SOLID186 استفاده می‌شود. این جزء 20 گرهی در مدلسازی مرزهای منحنی شکل به‌ خوبی عمل میکند. در هر گره این جزء 3 درجه آزادی انتقالی وجود دارد و قابلیت تحلیل ناخطی مواد، هندسه و خصوصیت تولد و مرگ اجزاء را داراست. از نتایجی که این جزء در دسترس قرار میدهد، میتوان به تنش و جابجایی انتقالی در سه راستای X , Y , Z اشاره نمود. در شکل 4-7 جزء SOLID186 نمایش داده شده است.

شکل 4-7 جزء SOLID186[10].
4-4-2 مدلسازی تنشهای پسماند
در تحلیل مکانیکی، همانند تحلیل حرارتی خط جوش به چندین بخش تقسیم شده و در هر بازهی زمانی که الکترود به آن بخش میرسد، جزءهای مربوط به آن بخش فعال میشوند. بارگذاری صفحه در این تحلیل تاریخچه دمایی است، که در هر گام زمانی از نتایج تحلیل حرارتی برداشت میشود. برای این کار، دمای انتهای هر گام بارگذاری به نرمافزار داده شده و تغییرات دما بین دو گام بارگذاری به صورت خطی در نظر گرفته میشود. هر چه گامهای بارگذاری کوچک‌تر انتخاب شود منحنی تغییرات دما به صورت دقیقتری ترسیم میشود. با توجه به مادهی انتخابی که در این پژوهش فولاد میباشد، از سختشوندگی ایزوتروپیک و معیار فون مایزز برای گسیختگی آن بهرهجویی میشود.
در تحلیلهای ناخطی با نرمافزارANSYS میتوان از روشهای نیوتن- رافسون، طول قوس، روش نموی بار و روش نیوتن- رافسون اصلاح شده بهره جست. در این پژوهش از روش نیوتن- رافسون استفاده میشود، که مبانی آن در فصل دوم تشریح گردید. در تحلیل مکانیکی همانند تحلیل حرارتی برای در نظر گرفتن ماده پرکننده از روش فعال و غیر فعالسازی جزءها استفاده میشود. با توجه به این که ماده در دمای بالاتر از دمای ذوب از حالت جامد خارج شده، باید جزءهایی را که دمای آن‌ها بالاتر از دمای ذوب میباشد را نیز غیرفعال نمود.
با توجه به این که توزیع مقادیر تنش در راستای ضخامت صفحه قابل صرف‌نظر کردن است، نتایج تنش شامل دو نوع تنش طولی (در راستای موازی با محور جوش) و تنش عرضی (در راستای عمود بر محور جوش) میباشد.
4-4-2-1 اثرات شبکهبندی بر نتایج تنش پسماند
با توجه به شکلهای 4-5 و 4-6 مشخص است که ناحیهی که بیشتر تحت تأثیر حرارت قرار دارد، در نزدیک محور جوش میباشد و برای بررسی اثرات شبکهبندی بر نتایج تحلیل باید اجزای این ناحیه مورد بررسی قرار گیرند. برای این منظور نتایج بیشینه و کمینه تنش پسماند طولی، دو شبکهبندی متفاوت با مدل موجود و نتایج این مدل مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج شبکهبندیهای مختلف را با مرجع [24] که به بررسی مدلسازی تنشهای پسماند در صفحات فولادی که با جوش شیاری به یکدیگر متصل شدهاند، مقایسه شده است. در شکل 4-8 شبکهبندیهای مورد تحلیل نشان داده شده است که در هر شبکهبندی، اجزای نزدیک محور جوش 2 برابر شده است. نتایج مربوط به شکل نوع (ب) به طور کامل در بخشهای قبل مورد بررسی قرار گرفته است.

(ج) (ب) (الف)
شکل 4-8 سه شبکهبندی مورد تحلیل.

Share this post

Post navigation

You might be interested in...