12468

12468

مدل‌سازي تنش‌هاي پسماند حرارتي و مكانيكي ايجاد شده در فرآيند جوشكاري اصطكاكي

كارشناسي ارشد

مكانيك - طراحي كاربردي- جامدات

شهريور ماه 1392

شهريور ماه 1392

دكتر محمد حق‌پناهي

چكيده جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي يكي از نوين‌ترين روش‌هاي جوشكاري است كه جوشكاري فلزاتي مانند آلومينيم را كه روش‌هاي سنتي توانايي جوشكاري آن‌ها با كيفيت بالا را دارا نمي‌باشند، فراهم كرده است. يكي از موارد اساسي در بررسي خواص جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي، تنش پسماند حرارتي و مكانيكي به جا مانده در فلز جوش داده شده مي‌باشد. حضور تنش پسماند در يك ورق جوش‌كاري شده در رفتار تغيير شكل و هم‌چنين قابلبت تحمل بار كل سازه تاثيرگذار است. با توجه اهميت حصول توزيع تنش پسماند در جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي، هدف از اين تحقيق محاسبه اين تنش‌ها در قالب معادلات ترمو الستو وسيكو پلاستيك مي‌باشد. در اين راستا در ابتدا سعي شده است تا تاريخچه‌اي مختصر درباره‌ي مهم‌ترين پارامترهاي تاثيرگذار ذكر شود تا از ميان پيشنهادات ارائه شده، كارآمدترين آنها انتخاب گردد. براي فرآيند شبيه‌سازي با برقراري فرض وجود كرنش پلاستيك بالا در دماي كاري بالا، از معادلات ساختاري ويسكوپلاستيك آناند استفاده شده است. در هر جزء زماني در ابتدا ميدان دمايي محاسبه شده و به عنوان بار حرارتي در مسئله مكانيكي اعمال مي‌گردد. به منظور كاهش زمان حل چهارچوب مرجع اويلرين براي معادلات مكانيكي انتخاب شده و با فرض تغيير شكل بزرگ معادلات بسط داده شده است. با استفاده از روش اجزا محدود مختلط، معادلات به طور هم‌زمان براي چهار متغير سرعت، گراديان جابه‌جايي كل، سهم ويسكوپلاستيك گراديان جابه‌جايي و متغير داخلي حل شده و به منظور حذف نوسانات و افزايش همگرايي از روش اجزا محدود پتروف-گلركين جريان معكوس استفاده شده است. هم‌چنين به علت ماهيت شديدا غيرخطي معادله ساختاري استفاده از الگوريتم تدريجي تقويتي موثر واقع گشته است. براي كدنويسي روابط استخراج شده از نرم‌افزار متلب استفاده شده است. در انتها به منظور اعتبار دهي به نتايج حاصله، داده‌هاي استخراج شده براي دما و تنش‌هاي پسماند طولي و عرضي با نتايج تجربي مقايسه شده است. واژه‌هاي كليدي: جوشكاري اصطكاكي اغتشاشي، تنش پسماند، ترمو الاستو ويسكو پلاستيك، پتروف-گلركين، تغيير شكل بزرگ