آنالیز دو بعدی و سه بعدی توزیع دمایی و تنش های پسماند ناشی از جوشکاری لب به لب ورق های فولاد کربنی

جوشکاری، فرآیند اتصال دهی قابل اطمینان و کارآمدی می باشد که طی آن، در هم آمیختن دو فلز جوش شونده ازطریق عمل ذوب لبه ها صورت می پذیرد. حرارت دهی موضعی در حین جوشکاری، همراه با سرد شدن سریع پس از آن می تواند تنش های پسماند را در جوش و در فلز مبنا القا نماید. این تنش ها نقش مهمی را در استحکام مکانیکی یک سازه ایفا نموده و بر خصوصیات مرتبط با خوردگی، ترک، خزش و خستگی ماده مربوطه، اثرگذار می باشند. شبیه سازی المان محدود فرآیند جوشکاری با مشخصنمودن تحولات مربوط به کمیت های فیزیکی مانند دما، تنش و کرنش در هرنقطه ای از سازه مورد نظر، به کنترل این پارامترها کمک می نماید. بنابراین، برآورد مقدار و چگونگی توزیع تنش های پسماند جوشکاری از اهمیت قابل توجهی برخوردار می باشد. در این تحقیق، از آنالیز المان محدود الاستو پلاستیک حرارتی در تجزیه و تحلیل رفتار ترمومکانیکی و ارزیابی تنش های پسماند در اتصالات لب به لب استفاده می نماییم. دراین راستا، از نرم افزار المان محدود ANSYS و بخش ماکرو آن استفاده می گردد. جهت سهولت کار لازم است که تمامی دستورات به شکل یک زیربرنامۀ مجزا نوشته شده و سپس در نرم افزار مربوطه اجرا گردد. یکی از مهمترین پارامترها، منبع حرارت متحرک جوشکاری می باشد. محققان بسیاری، منابع حرارتی متفاوتی ارائه نموده اند که هر کدام مزایا و معایب مختص خود را دارا می باشند. امروزه، یکی از جدیدترین و در حین حال کاملترین منابع ارائه شده، منبع حرارت گلداک یا منبع حرارت بیضی گون دوبل می باشد. در اینجا و با استفاده از تکنیک کدنویسی، این منبع حرارت به نرم افزار المان محدود مورد استفاده، شناسانده می شود. از فولاد کربنی AISI1020 به عنوان فلز مبنا استفاده می شود دو ورق از جنس مورد اشاره، در حالت تخت و تنها با یک پاس (با توجه به ضخامت اندک ورق ها) به وسیلۀ فرآیند جوشکاری قوسی تنگستنی با حفاظت گاز خنثی، به یکدیگر جوش داده می شوند. با توجه به افزایش دما تا بالاتر از نقطۀ ذوب فلز مبنا، خصوصیات ماده مورد استفاده نیز به صورت متغیر با دما در نظر گرفته می شوند. در پایان، توزیع دمایی وتنشهای پسماند در دو حالت دو بعدی و سه بعدی استخراج گردیده و تجزیه و تحلیل می گردند.