تحلیل مدل و فرآیندها

دانلود پایان نامه
  • شکل 4-2 مدل جزء محدود صفحه در نرمافزار ANSYS.
    4-3-1 جزء حرارتی
    نرمافزارANSYS در تحلیلها از دو نوع جزء خطی و جزء درجه دوم استفاده میکند. جزءهای خطی فاقد گره میانی و جزءهای درجه دوم دارای گره میانی میباشند. جزءهای درجه دوم معمولاً در تحلیلهای سازه‎ای بهکار می‌روند. همچنین این جزءها در سطوح خمیده دارای خطای کمتری نسبت به جزءهای خطی هستند. برای استفاده از جزءهای خطی باید شبکهبندی را ریزتر و از جزءهای کوچک‌تری استفاده کرد. در صورت استفادهی همزمان از جزءهای خطی و ناخطی باید از جزءهای واسطه که در آن‌ها امکان حذف گرههای میانی وجود دارد استفاده نمود.
    جزء SOLID90 برای تحلیل حرارتی مدل استفاده میشود. این جزء سهبعدی بوده و درجه دوم است. دارای گره میانی میباشد، که در مجموع دارای 20 گره است. در هر گره دارای یک درجه آزادی دمایی است. در شکل 4-3 شکل هندسی جزء SOLID90 نمایش داده شده است.

    شکل 4-3 هندسه جزء SOLID90 [10].
    جزء انتخابی قابلیت تحلیل ناخطی و اعمال خواص غیرمادی را داراست. از میان جزءهای حرارتی سه‌بعدی تنها جزء SOLID90 دارای قابلیت تولد و مرگ جزء است که در فرآیند جوشکاری الزامی است. در بخش بعد این قابلیت تشریح میگردد.
    4-3-2 روش تولد و مرگ اجزاء
    برای ایجاد مدل دقیقی از فرآیند جوشکاری که در آن ماده پرکننده به‌طور پیوسته به شیار جوش اضافه می‏گردد از یک نوع شبکه اجزای محدود متغیر بازمان (تولد و مرگ اجزای شبکه) استفاده میشود. بدین ترتیب که شبکه اجزای محدود در اثر افزوده شدن فلز پرکننده در طول فرآیند جوشکاری، به‌صورت پیوسته بازمان رشد میکند. به طور ایدهآل، برای به دست آوردن نتایج دقیق میبایست تحلیل برای گامهای زمانی بسیار کوچک که در آن مقدار بسیار کمی از ماده پرکننده به شیار جوش افزوده میشود، انجام گیرد و سپس اجزای جدید جوش که دارای ابعاد بسیار ریزی هستند، قبل از تحلیل مدل بعدی، که تأخیر زمانی بسیار کوچکی نسبت به مدل اخیر دارد، به شبکه اجزای محدود اضافه میشوند. این فرآیند متناوب تحلیل و تعریف مجدد شبکه اجزای محدود، همراه با تعریف شرایط مرزی جدید، تا تکمیل شدن طول کل جوش ادامه مییابد. از نظر عملی این کار بسیار طاقت‌فرسا و تقریباً غیرممکن است. بنابراین برای عملی شدن این ایده، پذیرفتن مقداری تقریب برای سهولت اجرا ضروری به نظر میرسد. بدین ترتیب که فواصل زمانی دو تحلیل متوالی به جای این که مقدار بسیار جزئی باشد، مقدار معین کوچکی در نظر گرفته میشود. در این روش در هر مرحله شبکهبندی جدید و شرایط مرزی جدیدی تعیین معرفی میگردد که بسیار مشکل است.
    البته لازم به ذکر است که در نرمافزارهای اجزای محدود رایج، معمولاً ملاحظات ویژهای به عنوان استراتژی حل عددی این نوع مسائل در نظر گرفته شده است. از جمله در نرم‌افزار Abaqus برای این منظور روش تولد و فعالسازی دوباره پیشنهاد گردیده است. در این روش تمامی اجزای یک شبکهبندی جوش از ابتدای تحلیل حرارتی، وارد مدل میشوند. یک تحلیل کلی چند مرحلهای انجام میشود و در هر مرحله جزءهای جدیدی که به منزله ماده پرکننده جوش هستند، توسط روش فعالسازی مجدد با روند از پیش تعیین شدهای وارد تحلیل میشوند. تعیین ترتیب فعالسازی جزء در مرحله پیش‌پردازش صورت میگیرد.
    در نرم‌افزار LUSASنیز این قابلیت با نام فعالسازی و غیر فعالسازی وجود دارد که متأسفانه برای بعضی از مسائل (از جمله انتقال حرارت) قابل استفاده نیست، ولی در مسائل مکانیکی می‌توان از آن بهره گرفت. روش دیگر به کار رفته برای در نظر گرفتن افزایش تدریجی جزءها، استفاده از خواص مواد متغیر در طول فرآیند جوشکاری است. در این روش نیز تمام جزءهای بیان‌کننده ماده جوش، از ابتدای تحلیل در نظر گرفته میشوند. با این تفاوت که تا زمانی که ماده پرکننده وارد شیار جوش نشده است، خواص مواد جزء‎های متناظر برابر خواص فیزیکی و مکانیکی هوا است. خواص واقعی ماده پرکننده، بلافاصله پس از اینکه جزءهای متناظر با ماده پرکننده وارد حوضچه جوش متحرک میشود، اعمال میگردد.
    در برخی از مدلهای دیگر، از اضافه شدن پیوسته فلز پرکننده به سادگی صرف‌نظر شده است. به عبارت دیگر تمام جزءهای جوش از ابتدای تحلیل با خواص مواد واقعی وارد شدهاند. مشکل عمده روش اخیر این است که سفتی زیاد یک جزء فلز پرکننده (قبل از وارد شدن به شیار جوش) الگوهای جابجایی را در ناحیه مجاور آشفته میسازد. بنابراین نتایج تنش پسماند نیز از دقت کمتری برخوردار میشوند.
    در این پژوهش، از نرم‌افزار ANSYS استفاده میشود. در این نرمافزار قابلیتی بنام تولد و مرگ جزء وجود دارد که از آن برای مسائلی که اضافه نمودن یا حذف قسمتی از مدل در طی حل مورد نیاز باشد، استفاده میگردد. این گزینه برای مدلسازی فرآیندهایی نظیر سوراخکاری، عملیات جوشکاری و غیره که در آن‌ها تغییرات زمانی جرم سازه مورد نظر است، مناسب میباشد. باید توجه داشت که نرمافزار در هنگام کشتن یا غیرفعال کردن جزء، آن را از مدل حذف نمیکند بلکه سختی جزءهای مرده را در عدد بسیار کوچکی ضرب میکند، که این مقدار قابل تنظیم است. همچنین دیگر خواص مادی جزءهای مرده نیز برابر صفر خواهد شد. در مورد اضافه کردن جزءهای غیرفعال به مدل نیز همانند قبل است و این طور نیست که جزءهای جدید به مدل اضافه شود، بلکه جزءهایی که در مرحله قبل غیرفعال بودهاند، دوباره فعال خواهند شد [6]. ن نننننددر پایان این نکته قابل‌ذکر است که در اکثر مدلسازیهای انجام شده (از جمله در این مدل) ترکیب شیمیایی و خواص فیزیکی و مکانیکی ماده پرکننده جوش (الکترود یا سیم جوش) و قطعه کار یکسان فرض شدهاند.
    4-3-3 نتایج تحلیل حرارتی
    در شکل 4-4 توزیع دما در زمان 12 ثانیه پس از آغاز جوشکاری، در مدل نمایش داده شده است.

      دانلود پایان نامه درباره جغرافیایی و سازگاری

    شکل 4-4 توزیع دما و جهت جوشکاری.
    با توجه به شکل 4-4 بیشینه توزیع دما 1615 سانتیگراد است که در محل الکترود میباشد. با حرکت الکترود و گذشتن منبع حرارت، توزیع حرارت در صفحه پخش میگردد.
    با اتمام جوشکاری مرحله باربرداری از مدل آغاز شده و تا زمانی که به دمای محیط برسد، ادامه مییابد. نتایج حاصل از تحلیل حرارتی، توزیع دما در هر لحظه و تاریخچه دمایی میباشد. در شکل 4-5 تاریخچه دمایی سه نقطه در مقطع میانی از صفحه نمایش داده شده است.

    این نوشته در مقالات و پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.