• شماره ركورد
    28216
  • پديد آورنده

    سجاد برزگر محمدي

  • عنوان
    تحليل تجربي و عددي اثر گراديان‌هاي حرارتي در عمر خستگي پرچرخه نمونه‌هاي جوشي وصله‌اي فولادي
  • مقطع تحصيلي
    دكتري تخصصي
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مكانيك
  • سال تحصيل
    1396
  • تاريخ دفاع
    1402/01/27
  • استاد راهنما
    دكتر محمد حق پناهي
  • استاد مشاور
    دكتر مصطفي زين الديني و دكتر رضا ميراسمعيلي
  • دانشكده
    مهندسي مكانيك
  • چكيده
    جوشكاري حين بهره‌برداري امروزه به دليل اهميت آن در صنايع نفت، گاز، پتروشيمي، نيروگاهي، پلنت‌هاي اتمي، خطوط لوله دريايي و سازه‌هاي فلزي از جمله كشتي‌ها و سازه‌هاي عمراني بسيار پركاربرد است. دستورالعمل‌هاي غير‌اصولي و تاييد‌نشده عمليات جوشكاري حين بهره‌برداري مي‌تواند منجر به ايجاد عيوبي مانند فوران، ترك، تنش‌هاي پسماند، تردي هيدروژني و سختي بيش از حد مناطق جوش شود كه اين عيوب تاثير قابل‌توجهي در استحكام استاتيكي و عمر خستگي اتصالات وصله‌اي حين بهره‌برداري خواهد داشت. تحقيقات متنوعي در خصوص عيوب جوشكاري حين بهره‌برداري در سال‌هاي اخير انجام شده است و با توجه به متنوع بودن ضخامت قطعه كار، جنس فلز پايه، قطر و جنس الكترود مورد استفاده، هندسه اتصال، تعداد پاس‌هاي جوشكاري، ترتيب و توالي پاس‌هاي جوشكاري و عمليات حرارتي قبل و بعد جوش موضوعات مختلفي بررسي شده است ولي اثر گراديان‌هاي حرارتي در عمر خستگي اتصالات حين بهره‌برداري (عليرغم اهميت آن در جوشكاري حين بهره‌برداري) مطالعه و بررسي نشده است. همچنين مطالعات پيشين، تنها اثر تكنيك‌هاي محدودي مانند عمليات حرارتي را در جهت‌هاي خاص بارگذاري در عمر خستگي اتصالات وصله‌اي مطالعه كرده‌اند. اغلب تكنيك‌هاي افزايش عمر خستگي براي جوشكاري حين بهره‌برداري قابل اجرا نبوده و يا هزينه‌هاي اجرايي بالايي خواهند داشت. در اين رساله ابتدا اثر تكنيك‌هاي اصلاحي كاربردي در عمر خستگي اتصالات جوشي حين بهره‌برداري (شامل عمليات حرارتي پس از جوشكاري، تمربيد، ذوب مجدد با جوشكاري با الكترود تنگستني) بررسي شده و سپس با استفاده از آزمايش‌هاي تجربي كشش، بررسي ريزساختار، سختي مناطق مختلف جوش، ارزيابي هندسه جوش و شكست‌نگاري سطح مقطع نمونه‌هاي تست خستگي، مزايا و معايب تكنيك‌هاي اصلاحي بررسي شده است. نتايج اين بخش نشان داد كه روش ذوب مجدد با الكترود تنگستني بصورت قابل ملاحظه ‌اي عمر خستگي را افزايش و دو روش ديگر به طور كلي باعث كاهش عمر خستگي مي شود. همچنين روش عمليات حرارتي پس از جوشكاري باعث افت استحكام استاتيكي اين اتصالات شد. در گام بعدي اثر خنك كاري در عمر خستگي اتصالات جوشي وصله‌اي بررسي شده است. با توجه به كارايي بالاي تكنيك ذوب مجدد با فرآيند الكترود تنگستني ، در اين گام براي تمامي ‌قطعات اين تكنيك اجرا و اثر آن بصورت تجربي در عمر خستگي بررسي شده است. به منظور ارائه يك روش عددي كاربردي جهت تخمين عمر خستگي اتصالات وصله‌اي از معيارهاي خستگي چندمحوره استفاده شد. در اين روش نوين از نتايج سختي‌سنجي و متالوگرافي براي تعيين خواص مكانيكي و خستگي مناطق مختلف جوش و منطقه متاثر از حرارت استفاده شد و در انتها نتايج عددي با نتايج تجربي مقايسه شد و نتايج گزارش شد. نتايج تحقيق نشان داد كه روش مورد استفاده با دقت مناسبي عمر خستگي را پيش‌بيني مي نمايد. از بين معيارهاي مورد استفاده روش براون-ميلر-مارو بالاترين دقت را در مقايسه با ساير معيارها دارد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1402/02/18
  • عنوان به انگليسي
    Experimental and numerical analysis of the effects of thermal gradient on high-cycle fatigue life of steel patch welded plates
  • تاريخ بهره برداري
    4/15/2024 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    سجاد برزگرمحمدي

  • چكيده به لاتين
    In-service patch welding is frequently used to repair corroded or damaged steel structures. However, the repair welding may adversely affect the long-term mechanical integrity of the structure. Fatigue treatment techniques could reduce such drawbacks. However, the effectiveness of treatment techniques in the case of in-service fillet welded steel patch repairs has not received due attention. This paper deals with the fatigue behavior of fillet welded patch repairs made on normalized A516 GR.70 carbon steel plates. The test specimens received different thermal treatments, including post-weld heat treatment (PWHT), TIG-dressing (TD), and temper bead (TB) welding. The pros and cons of these treatments were eva‎luated through quasi-static tensile tests, high-cycle constant amplitude fatigue testing, microstructural assessments, and hardness measurements. The TD treatment provided the most significant fatigue improvement, owing to beneficial changes it made to the geometry, microstructure and hardness of the weld toe area. The fatigue life and the fatigue-prone locations in the PWHT and TB specimens did not significantly vary from those in the untreated welded specimens. However, there was a reduction of the ultimate tensile strength in the PWHT specimens. The microstructure of the heat-affected zone plus the hardness of the weld toe areas significantly contributed to the fatigue performance. The fatigue lives of the fillet welded patch repairs were also interrelated to the geometrical changes caused in the weld toe by the treatment method. The next part of this research studies the fatigue behavior of fillet welded patch repairs with and without TIG-dressing (TD). Six types of panels were constructed under various in-service cooling conditions. Specimens cut from the main panels were subjected to high-cycle fatigue, hardness, and metallography tests. The fatigue life of the specimens was also predicted using a novel numerical approach. The model incorporated micro-hardness test data from the weldment section. Macrographic and microhardness data were used for the zoning of the weldment section. The harness data were then employed to define the post-weld mechanical properties of the materials in different weldment zones. The fatigue life was estimated using the microhardness data, stress and strain data obtained from the finite element analysis of the specimen, a UVARM subroutine, and several multiaxial fatigue life prediction models. The numerical fatigue life estimations showed reasonable agreement with the experimental data. Both experimental and numerical modeling results proved significant improvements in the fatigue life of the TD specimens. Regardless of the welding conditions/treatments, the best fatigue life estimates were provided by the BMM, SWT, Glinka, and KBM criteria, respectively.
  • كليدواژه هاي فارسي
    جوشكاري حين بهره‌برداري، گراديان‌هاي حرارتي، عمر خستگي، اتصالات وصله‌اي، المان محدود، معيارهاي خستگي چندمحوره
  • كليدواژه هاي لاتين
    Patch welding , Fatigue life , Finite element analysis , Fatigue treatment techniques , In-service welding , Thermal gradients
  • Author
    Sajjad Barzegar-Mohammadi
  • SuperVisor
    Mohammad Haghpanahi