نیروهای خارجی و انحراف معیار

(2-44)
Widget not in any sidebars

در این رابطه K ضریب حجمی،E ضریب کشسانی و G ضریب برشی ماده است. به هر حال اگر ضریب پواسون با دقت لازم انتخاب نشود می‌تواند باعث افزایش مدول حجمی در دماهای بالا گردد ]13[.
2-3-3 نتایج تحلیل مکانیکی ت تحلیل ناخطی کشسان – مومسان بر روی قطعه جوشکاری شده برای به دست آوردن تنشهای پسماند ناشی از حرارت انجام میپذیرد، ولی به طور کلی نتایج به دست آمده از تحلیل مکانیکی را می‌توان به 2 دسته کلی تقسیم کرد:
1- تنشهای پسماند که خود شامل تنشهای طولی (در امتداد خط جوش)، تنشهای عرضی (بر روی سطح قطعه و در راستای عمود بر خط جوش) و تنشهای عمقی (تنشهای عمود بر خط جوش که بر روی ضخامت قطعه پخش‌شده‌اند) است. باید توجه داشت که این تنشها عمدتاً در دو ناحیه جوش‌خورده و در صورت وجود قیود، در نزدیکی تکیه‌گاه‌ها ظاهر میشوند.
2- تغییرشکل‌های پسماند که با توجه به نوع شرایط مرزی و گیرداری مسئله میتواند مقدارهای بسیار متفاوت داشته باشد ]13[.
2-4 تنشهای ناشی از جوشکاری
به تنشهایی که در حین عملیات جوشکاری رخ میدهند در اصطلاح تنشهای پسماند گفته میشود. در واقع تنشهای پسماند، تنشهایی هستند که در جسم پدید میآیند بدون این که نیرویی خارجی به جسم وارد شود. این نوع تنشها عموماً در اتصالها و در جریان ساخت تدریجی سازه رخ میدهند. برای مثال هنگامی که عملیات برش‌کاری، جوشکاری، ساییدن، خم کردن و یا دیگر عملیات فلزکاری بر روی سازه انجام میگیرد، این‌گونه تنشها در سازه توسعه مییابند.
تنش‌های داخلی ترکیبی از تنش‌های میکرو و ماکرو هستند (که شامل دسته‌ی І σ، ІІ σ، ІІІ σنشان داده‌شده در شکل 2-9 می‌شوند). دسته‌ی اول، Іσ، شامل تنش‌های پسماندی هستند که بر روی مناطق ماکروسکوپیک (ذراتی که با چشم غیرمسلح دیده می‌شوند) توسعه می‌یابند و در واقع میانگین تنش‌های وارد بر حجمی مشتمل بر چندین ذره مادی است. دسته دوم، ІІσ، شامل تنش‌های پسماند هستند که مابین ذرات مجاور هم عمل می‌کنند.
سومین دسته، ІІІσ، شامل تنشهایی هستند که در تراز بین اتمی عمل می‌کنند و در واقع از یک نوع انحراف معیار در بین تنش‌های دسته‌ی دوم، ІІσ، به دست آورده شده است. عامل به وجود آورنده این دسته از تنش‌ها عیب‌های اتمی در ذرات مادی می‌باشند که شامل عیب‌های ناشی از اتم‌های خارجی جانشین شده که به صورت دایره‌های توخالی در شکل 2-7 نشان داده‌شده‌اند و نقص فرنکل شامل جاهای خالی اتم‌های میان گرهی می‌باشند که در این شکل نیز به راحتی قابل‌تشخیص هستند ]14[.

شکل 2-7 تنش‌های پسماند ثبت‌شده روی چند ذره فلزی] 14[.
تنش‌های دسته اول در محدوده کل سازه و یا یک عضو از سازه با خودشان در حال تعادل می‌باشند. در یک ماده همگن به صورت آسان و مناسبی می‌توان این‌گونه از تنش‌ها را تعیین کرد. میکرو تنش‌ها به صورت معناداری بر روی ذره مادی تغییر می‌کنند. در واقع آن‌ها به ناهمسانی بلور بستگی دارند، تنش‌های دسته‌ی دوم و سوم شامل این‌گونه تنش‌ها هستند. در ارزیابی تأثیر تنش‌های داخلی در فرآیند تغییر شکل بایستی به تنش‌های ماکرو توجه کرد. تنش‌های معمولی ایجادشده توسط نیروهای خارجی از نوع ماکرو می‌باشند. تنش‌های ناشی از جوشکاری نیز شامل چنین تنش‌هایی هستند.
با توجه به اصل تعادل، تنشهای پسماند در یک حالت خود تعادلی هستند. به این دلیل مستقل از توزیع تنشها در جسم، تنشها بایستی در هر مقطعی به وسیلهی جمع جبری نیروها و لنگرهای وارد بر آن مقطع، در حال تعادل باشند. به طور خاص در هر صفحه عمود بر راستای x میتوان نوشت:
(2-45)
(2-46)
(2-47)

که در آن تنش قائم در نقطهای به مختصات (y و z) روی سطح است. تنشهای ناشی از جوشکاری را با مشخصات زیر میتوان طبقهبندی کرد:
1- عمر 2- جهت 3- منشأ
مطابق مشخصه اول، تنشهای جوشکاری میتوانند به دو دسته موقت و یا پسماند تقسیم شوند. تنشهای موقت در یک لحظه خاص از فرآیند متغیر و گذرای گرمایش و خنکسازی قطعه ایجاد میشوند. تنشهای پسماند زمانی که فرآیند جوشکاری کامل شد و سازه به حد دمای محیط رسید، به وجود میآیند ]14[.
از نظر جهت، تنشهای ناشی از جوشکاری به دو دسته تقسیم میشوند: