پیش بینی تنشهای پسماند حاصل از جوشکاری قوسی لوله های سوپرآلیاژ اینکولوی 800 به روش المان محدود

در این تحقیق نحوه توزیع گرما و تنشهای پسماند حاصل از جوشکاری قوسی الکترود تنگستنی (GTAW) لوله هایی از جنس سوپرآلیاژ اینکولوی 800 به صورت سربه سر به روش المان محدود شبیه سازی شد. بدین منظور یک مدل ترکیبی گرمایی- مکانیکی در مقیاس سه بعدی به کمک نرم افزار المان محدود انسیس توسعه داده شد. برای اعمال منبع گرمایی در حین جوشکاری یک کد ماکرو بر اساس مدل گلداک در محیط نرم افزار برنامه نویسی شد. در مدل مکانیکی که به صورت متوالی با مدل گرمایی کوپل شده، قانون سخت شوندگی جنبشی و معیار تسلیم فون مایزز برای تشریح رفتار سیلان ماده مورد استفاده قرار گرفت. به منظور اعتبارسنجی مدل ترکیبی حاضر، آزمونهای تجربی اندازه گیری توزیع گرما توسط ترموکوپل در حین جوشکاری و نیز اندازه گیری توزیع تنشهای پسماند توسط روش کرنش سنجی سوراخ روی نمونه های جوشکاری شده انجام گرفت. تاثیر متغیرهای مختلف نظیر راندمان جوشکاری و مقدار گرمای ورودی در هر پاس جوشکاری مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در امتداد ضخامت لوله، تنشهای پسماند محوری از داخل به خارج ماهیت کششی- فشاری داشته و تنشهای پسماند محیطی تماما ماهیت کششی دارند. افزایش گرمای ورودی به میزان 36 درصد، تنشهای پسماند محوری در خط مرکزی جوش در سطح داخلی لوله را به اندازه 11 درصد افزایش می دهد. مدل ترکیبی حاضر با دقت قابل قبولی قادر به تحلیل نحوه توزیع گرما در حین جوشکاری و تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری سربه سر لوله ها در مقیاس سه بعدی است.