فهرست:
فصل اول- مقدمه
1
1-1 پیشگفتار
1
1-2 مبانی جوشکاری
3
1-2-1 تعریف جوش
3
1-2-2 انواع اتصالات جوشی
3
1-2-3 انواع جوش
4
1-2-4 جوش شیاری
5
1-3 جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود روکشدار
6
1-4 ساماندهی پایاننامه
7
فصل دوم- تحلیل حرارتی و مکانیکی جوش
8
2-1 پیشگفتار
8
2-2 تحلیل حرارتی
9
2-2-1 منبع حرارتی
12
2-2-1-1 بازده منبع حرارتی
12
2-2-1-2 شار حرارتی ناشی از قوس جوشکاری
13
2-2-1-3 نرخ تولید گرما
17
2-2-2 خواص ماده در تحلیل حرارتی
18
2-2-3 تغییر فاز
18
2-2-4 شرایط مرزی
21
2-2-4-1 اتلاف حرارت جابجایی
21
2-2-4-2 انتقال حرارت تشعشعی
22
2-2-4-3 شار حرارتی
22
2-2-5 نتایج تحلیل حرارتی
23
2-3 تحلیل مکانیکی
24
2-3-1 روش تحلیل ناخطی در روش اجزای محدود
25
2-3-1-1 روش نیوتن- رافسون
26
2-3-2 خواص ماده در تحلیل مکانیکی
28
2-3-3 نتایج تحلیل مکانیکی
29
2-4 تنشهای ناشی از جوشکاری
29
فصل سوم- تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری (مبانی نظری و تاریخچه)
33
3-1 پیشگفتار
33
3-2 تنشهای پسماند طولی ناشی از جوشکاری
35
3-3 تنشهای پسماند عرضی ناشی از جوشکاری
40
3-4 روشهای تعیین تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری
44
3-5 بررسی تاریخچه تأثیر توالی یک جوش بر تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری
49
3-5-1 تاریخچه تحلیل حرارتی
51
3-5-2 تاریخچه تحلیل مکانیکی
52
3-5-3 نتایج به دست آمده از شبیهسازی
52
3-5-4 مقایسه نتایج
54
3-6 نتایج شبیهسازی تنش پسماند ناشی از جوشکاری
56
3-7 تأثیر جهت جوشکاری بر تنش پسماند در جوشکاری چند پاسه (یک شیاره)
59
3-8 تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری برای ورق ضخیم با شیار V شکل دو طرفه
61
فصل چهارم- مدلسازی فرآیند جوشکاری در ANSYS
70
4-1 پیشگفتار
70
4-2 مشخصات مورد نیاز تحلیل
70
4-2-1 هندسه قطعه کار
70
4-2-2 خواص مواد
71
4-2-3 مشخصات منبع حرارتی
72
4-3 تحلیل حرارتی
72
4-3-1 جزء حرارتی
73
4-3-2 روش تولد و مرگ اجزاء
75
4-3-3 نتایج تحلیل حرارتی
77
4-4 تحلیل مکانیکی
79
4-4-1 جزء مکانیکی
80
4-4-2 مدلسازی تنشهای پسماند
80
4-4-2-1 اثرات شبکهبندی بر نتایج تنش پسماند
81
4-4-2-2 تنشهای پسماند طولی
83
4-4-2-3 تنشهای پسماند جانبی
84
فصل پنجم- صفحات دارای بازشو
86
5-1 پیشگفتار
86
5-2 مشخصات مورد نیاز تحلیل
86
5-2-1 هندسه قطعه کار
86
5-2-2 خواص مواد
87
5-3 تحلیل حرارتی
87
5-4 تحلیل مکانیکی
91
5-5 تأثیر ابعاد صفحه بر تنشهای پسماند
93
فصل ششم- صفحات دارای سختکننده
96
6-1 پیشگفتار
96
6-2 مشخصات مورد نیاز تحلیل
96
6-2-1 هندسه قطعه کار
96
6-2-2 خواص مواد
97
6-3 تحلیل حرارتی
97
6-4 تحلیل مکانیکی
101
6-5 تأثیر ابعاد صفحه بر تنشهای پسماند
102
6-6 تأثیر ابعاد سختکنندهها بر تنشهای پسماند
103
6-7 تأثیر فاصله سختکننده از محور جوش بر تنشهای پسماند
106
6-7-1 هندسه قطعه کار
106
6-8 صفحات دارای ترکیب بازشو و سختکننده
109
6-8-1 تحلیل حرارتی
110
6-8-2 تنشهای پسماند در صفحات دارای ترکیب بازشو و سختکننده
111
فصل هفتم– نتیجهگیری و پیشنهاد برای ادامه پژوهش
112
7-1 پیشگفتار
112
7-2 نتایج
113
7-3 پیشنهاد برای ادامه پژوهش
114
مراجع
115
منبع:
[1] کوکبی، امیرحسین،"تکنولوژی جوشکاری"، جامعه ریختهگران ایران، تهران، 1363.
[2] طاحونی، شاپور،"راهنمای جوش و اتصالات جوشی"، دفتر تدوین و ترویج مقررات ملی ساختمان، نشر توسعه ایران، 1380.
[3] حجتی، محمدحسن، "اصول تکنولوژی جوشکاری"، دانشگاه مازندران، مازندران، 1369.
[4] Radaj, D. (1992)." Heat Effects of Welding-Temperature Field, Residual Stress, Distortion", Springer-Verilog, Berlin, Vol. 205, pp. 131– 138.
[5] Fanous, I.F.Z, Younan, M.Y.A and Wifi, A.S. (2003)."Study of the Effect of Boundary Conditions on Residual Stresses in Welding using Element Birth and Element Movement Techniques", ASME Journal of Pressure Vessel Technology, Vol. 125, pp. 432– 439.
[6] شهابیان، فرزاد و مصباح، مسلم، "تحلیل حرارتی و مکانیکی جوش و راههای کاهش تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری"، مجله علمی- پژوهشی مهندسی عمران و محیط زیست، سال چهل و یکم، شماره 2، زمستان 1388.
[7] Goldak, J., Chakravarti, A. and Bibby, M. (1984). "A New Element Model for Welding Heat Source", Metallurgical Transactions B, Vol. 15B, pp. 299-305.
[8] Brik-Sorenson, M. (1999). "Simulation of Welding Distortions in Ship Section", PhD Thesis, Technical University of Denmark.
[9] Fan, X. and Cao, K. (2005)."Considerations in the Modeling of Welded Joints", Global Mobility Database, Vol. 15B, pp. 499-513.
[10] رضایی پژند، محمد، "نگره جزء محدود"، دانشگاه آزاد اسلامی مشهد، مشهد، 1382.
[11] Wismar, H.S., (2006)."Nonlinear finite element analysis", Faculty of mechanical engineering, technical university of Kosice, Slovakia, Vol. 32, pp. 9–16.
[12] Pilipenko, A., (2001). "Computer Simulation of Residual Stresses and Distortion of Thick Plates and Mitigation Techniques", PhD Thesis, Norwegian University of Science.
[13] Pang, H.L. and Pukas, S.R., (1989). "Residual stress measurements in a cruciform welded joint using hole drilling and strain gauges", Strain Journal, Vol. 25, pp. 7–14.
[14] Chandra, U., (1985)."Determination of residual stress due to girth butt welds in pipes", ASME Journal of Pressure Vessel Technology, Vol. 107, pp. 178–184.
[15] Ueda, Y. and Yamakawa, T., (1971). "Analysis of thermal elastic–plastic stress and strain during welding by finite element method", Transactions of Japan Welding Society, Vol. 2, pp. 90–100.
[16] Nomoto, T., (1971). "Finite element analysis of thermal stress during welding", PhD Thesis, University of Tokyo.
[17] Anderson, B. and Karllson, L., (1981). "Thermal Stresses in Large Butt-Welded Plates", Thermal Stresses Journal, Vol. 4, pp. 491-500.
[18] Vakili-Tahami, F. and Daei-Sorkhabi, A.H. (2009). "3D finite element analysis of the residual stresses in butt-welded plates with modeling of the electrode-movement", Journal of Zhejiang University Science, Vol. 10(1), pp. 37-43.
[19] Deng, D. and Murakawa, H. and Liang, W., (2007)."Determination of welding deformation in fillet-welded joint by means of numerical simulation and comparison with experimental measurements", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 183, pp. 219–225.
[20] Deng, D. and Murakawa, H., (2006). "Numerical simulation of temperature field and residual stressing multi-pass welds in stainless steel pipe and comparison with experimental measurements", Computational Materials Science, Vol. 37, pp. 269–277.
[21] Teng, T., Chang, P. and Tseng, W., (2003). "Effect of welding sequences on residual stresses", Computers and Structures, Vol. 81, pp. 273-286.
[22] Tsai, C. L. and Cheng, W. T. (1999). "Welding Distortion of a Thin-Plate Panel Structure", Journal of Welding Research Supplement, Vol. 78, pp. 156-165.
[23] Meng, Q.G., Fang, H.Y., Yang, J.G. and Ji, S.D., (2005). "Analysis of temperature and stress field in Al alloy's twin wire welding", Theoretical and Applied Fracture Mechanics, Vol. 44, pp. 178–186.
[24] Bild, S. and Trahair, N.S., (1988). "Steel Column Strength Models", Journal of Constructional. Steel Research, Vol. 11, pp. 13–26.
[25] Tekriwal, P., Stitt, M. and Mazumdwr, J., (2001). "Finite Element Modeling of Heat Transfer for Gas Tungsten Arc Welding", Metal Construction, Vol. 11, pp. 599-606.
[26] Hibbit, D. and Marcal, V., "A Numerical Thermo-Mechanical Model for the Welding and Subsequent Loading", Computers and Structures, Vol.3, pp. 1145-1173, 1978.
[27] DeGarmo, E. P., Merriam, J. L. and Johansson, F., (1978). "The Effect of Weld Length upon the Residual Stresses of Unstrained butt welds", Welding Journal, Vol. 25, pp. 325-338.
[28] Anderson B., (1979). "Thermal Stresses in a Submerged Arc Welded Joint Considering Phase Transformations", Welding Research Council Bulletin, Vol. 19, pp. 294-311.
[29] Rybicki, E. and Mishler, h. w., (1980). "A Finite Element Model for Residual Stresses and Deflections in Girth Butt Welded Pipe", Welding Research Council Bulletin, Vol. 9, pp.15-21.
[30] Feng, Z., Way X.L. and Goodwin G., (1984). "A Finite Element Model for Residual Stresses in Repair Welds", Welding Research Council Bulletin, Vol. 3, pp.1145-1173.
[31] Carlson, L. and Josephson, B.L., (1986). "Three Dimensional Finite Element Analysis of Temperature and Temperature and Stresses in a Single Pass Butt Welded Pipe", Pressure Vessel and Technology, Vol. 22, pp.76-84.
[32] Olden, E. and Leggett, R., (2000). "Modelling of Residual Stresses of Girth Welds in Pipes", Journal. Of Welding Institute, Vol. 112, pp. 65-71.
[33] Makhnenko, V., (2002). "Computational Methods for Investigation of Welding Stresses and Deformations", PHD Thesis, Kiev University, Norway.
[34] Ji, S. D., Fang, H.Y., Liu, X. S. and Meng, Q. G., (2005). "Influence of a Welding Sequence on the Welding Residual Stress of a Thick Plate", Institute of Physics of China Bulletin, Vol. 11, pp. 76-84.
[35] Tekriwal, P. and Mazmuder, L., (1995). "Thermo mechanical Analysis of Residual Strains and Stresses in a GMAW", Metal Construction, Vol. 17, pp. 326-341.
[36] پیرصمدی. توحید، تحلیل و ارزیابی تنشهای پسماند جوش به روش اجزای محدود، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، 1378.
[37] Tekriwal, P. and mazmuder, L., (1998). "Finite Analysis of three Dimensional Transient Heat Transfer in GMA Welding", Welding Journal, Vol. 23, pp.150-156.
[38] Liu, S. X. and Chan, C.J., (2004)."Simulation of Residual Stresses in a V-groove Welding", Institute of Physics Publishing, Vol. 65. pp. 235-244.
[39] ایرانی. فریدون،"اجرای سازه های فولادی"، دانشگاه امام رضا (ع)، مشهد، 1376.
[40] ازهری، مجتبی و میرقادری، رسول، "طراحی ساختمانهای فلزی" ، انتشارات اردکان اصفهان، تهران، 1381.
[41] Bradford, M. A. and Trahir, N.S. (1985). "Inelastic Buckling of Beam-Columns", Journal of a Constructional Steel Research, Vol. 13, pp. 16-22.
[42] Radaj, D., (1992). "Heat effects of welding and influence of residual stresses on welded plates", Springer-Verilog, Vol. 5, pp. 66-85.
[43] Gatovskii, K. M., Karkhin, V. A., (2001). "Influence of welding stresses and Deformations on ship building", Leningrad Shipbuilding Institute, Vol. 8, pp. 26-35.
[44] Bel'chuk, G. A., Gatovskii, K. M. and Koch, B. A., (1980). "Modeling of welding of ship structures", Sudostroenie, Leningrad, Vol. 6, pp. 46-65.
[45] Makhnenko, V. I., (1976). "Computational methods for investigation of kinetics of welding stresses and deformations", Welding Journal, Vol. 18, pp. 26-55.
[46] Vinokurov, V. A. (1968). "Heat effects of welding stresses and distortion in pipes". The Welding Institute, Vol. 9, pp. 35-43.