پروژه بررسی تاثیر تنشهای پسماند در ارزیابی عمر خستگی سازه های جوشکاری شده و مقایسه نتایج بدست آمده

توضیحات:

پروژه،پایان نامه بررسی تاثیر  تنشهای پسماند در ارزیابی عمر خستگی سازه های جوشکاری شده و مقایسه نتایج بدست آمده از طریق تجربی (آزمایشگاهی) بانتایج بدست آمده ازطریق شبیه سازی المان محدودبا نرم افزارABAQUS/CAE رشته مهندسی مکانیک در 77 صفحه در قالب word و قابل ویرایش همراه با جزئیات کامل

متن:

یکی از فرایندهائی که درهنگام جوشکاری خطرایجادترک ،خوردگی تنشی وخستگی راافزایش می دهدوجودتنش های پسماندکششی است از آنجایی که روشهاي آزمایشگاهی اندازه گیري تنش پسماند جوشی اکثرا پرهزینه و زمانبر است، امروزهبراي بررسی عوامل مؤثربر ایجاداین تنشها از روش المان محدود استفاده میشود. دراین تحقیق فرآیند جوشکاري به کمک نرم افزار ABAQUSE/CAE برای یک اتصال جوشکاری لب به لب ازجنس فولاد1040یک پاسه شبیه سازي شده است.  وهمچین ازروش آنالیز جداگانه­ی حرارتیجهت محاسبه­ی تاریخچه­ی دمایی و سپس آنالیز مکانیکی استفاده شده است.

مرحله بعدآن مدل سازی رسوب فلز پر کننده است در این پروژه از روش المان­های خاموش برای مدل­سازی رسوب فلز پر کننده استفاده شده است.هدف از این تحقیق بررسی تاثیر تنشهای پسماند بر روی مقاومت خستگی سازه های جوشکاری شده می باشد.برای این منظورتنش های پس ماند جوشکاری در نرم افزار Abaqus تعیین شد.نتایج نشان می دهد که حداکثر تنشهای پسماند کششی در مرکز خط جوش و در ریشه اتفاق می افتد.نتایج عملی حاصل از دیگر تحقیقات نیز نشان می دهد بیشتر موارد شکست خستگی در این نقاط اتفاق می افتد.

فهرست مطالب:

چکیده 1

فصل اول :مقدمه 1

فصل دوم:مروری براقدامات انجام شده 4

فصل سوم:آزمایش و پیش بینی عمر خستگی 6

3-1-آزمایش خستگی 6

3-2-فرایند شکست خستگی 8

3-2-1خستگی در سیکل های کم  9

3-3-شکست نگاری ماکروسکوپی شکستهای خستگی 11

3-4-خصوصیات ساختاری خستگی..  12

3-5-رشد ترک خستگی 13

3-5-1-مودهای رشد ترک 18

3-6- رشد ترک با مدل ترکیبی 19

3-7-عیوبماکروسکوپیک و میکروسکوپیک 21

3-7-1-ترکها  23

3-8-تنش های پسماند 23

3-9-رفتار ترک خستگی با وجود تنش پسماند 24

3-9-1-نقش تنش های پسماند در خستگی 24

3-9-2-تاثیر تنش های پسماند بر شدت تنش-اصل بر هم نهی  25

فصل چهارم: مدل سازی المان محدود جوشکاری 29

4-1-4-1- معرفي روش اجزاي محدود 29

4-2- نرم افزارABAQUS 30

4-2-1-تاریخچه 30

4-3-مدل سازي اجزاي محدود با استفاده از ABAQUS/CAE  32

4-4-نحوه مدلسازی المان محدود فرايند جوشكاري ذوبي در نرم افزار ABAQUS 33

4-4-مدل سازی رسوب فلز پرکننده  31

4-4-1-اعمال شار حرارتی متحرک 33

4-4-2-اعمال شار حرارتی به صورت پله ای 33

4-4-3-نوشتن زیر برنامه ها در ABAQUS 34

4-5-مدل سازی المان محدود برای تعیین اندازه و توزیع تنش های پسماند جوشی 38

4-5-1-محاسبه همزمان دما و تنش 38

4-5-2-آنالیز جداگانه¬ حرارتی جهت محاسبه تاریخچه دمایی و سپس آنالیز مکانیکی 38

4-6-مدل سازی رسوب فلز پر کننده 39

6-4-1مدل حرارتی بیضی گون دوگانه 40

فصل پنجم 42

5-1- مدل سازی المان محدود وتحلیل نتایج 42

5-1- 1- مدل سازی هندسی وpreprocessing 43

5-1-2-نتایج تحلیل حرارتی 45

5-1-3-نتایج حاصل از تحلیل تنش های پسماند  47

5-1-3- 1 نحوه تغییرات تنشهای پسماند طولی در طی فرایند جوشکاری 48

5-1-3-2-   نحوه تغییرات تنشهای پسماند عرضی در طی فرایند جوشکاری 50

5-2-روشهای تجربی اندازه گیری تنش های پسماند 61

فصل ششم:بحث و نتیجه گیری 62

فهرست منابع فارسی 63

فهرست منابع انگلیسی 64

فهرست شکل ها                                                                                                         

شکل1-1اجزاء جوشکاری شده در یک لودر چرخدار شرکت ولوو 1

شکل3-1منحنی های S-N برای فولاد 5

شکل3-2شماتیکرفتاررشدترکبه تغییرات ضریب شدت تنش 6

شکل3-3مخازن تحت فشار 8

شکل3-4دیگهای بخار 8

شکل3-5مراحل ساخت مخازن ودیگهای بخار 9

شکل3-6نمونه ای از شکست خستگی در یک محور-خطوط ساحلی ومراحل رشد ترک 10

شکل3-7نمودار گسترش ترک بر اساس تنش اعمالی 13

شکل3-8(مدبازشدگی 18

شکل3-9(مدلغزشی 18

شکل3-10(مدپارگی 19

شکل3-11نرخ رشد ترک برای مودهای I و III 20

شکل3-12فاکتورهای شدت تنش ناشی از پاشش لایه ها سرد روی یکدیگر 21

شکل3-13عیوب جوش که حساسیت بیشتری در خستگی دارند 23

شکل3-14روی هم گذاری ضریب شدت تنش پسماند و بارهای اعمالی 26

شکل3-15توزیع تنش در یک صفحه با ترک لبه ای با وجود تنش پسماند 26

شکل4-1 نحوه ایجاد دستگاه مختصات محلی در حال حرکت نسبت به مختصات مرجع 33

شکل4-2شماتیکانتقال منبع حرارتیدوگانه بیضی گون در حالتحرکت خطی 34

شکل4-3 حرکت منبع حرارتی در مسیر حلقوی 34

شکل4-4مدلسازی المان محدود رسوب فلز جوش به کمک حذف و اضافه کردن المانهای مربوط به فلز جوش40

شکل4-5-مدل انتقال حرارت بیضی گون برای شبیه سازی فرایند جوشکاری 41

شکل5-1تصویرجوشکاری لب به لب درحالت تخت 43

شکل5-2تصویرمش بندی 44

شکل5-3تصویرrunدرحالت حرارتی(thermal 44

شکل5-4تصویرrunدرحالتحرارتی(thermal)و...step3 45

شکل 5-5تصویرrunدرحالتحرارتی(thermal)وstep3 45

شکل5-6تصویرrunدرحالتحرارتی(thermal)وstep10 46

شکل5-7تصویرrunدرحالتحرارتی(thermal)وstep41 46

شکل5-8منحنی تغییرات دمای یک نقطه روی مرکز خط جوش و نواحی اطراف آن بر حسب زمان 47

شکل5-9تنش پسماند طولید.step3 48

شکل5-10تنش پسماند طولیدرstep15 48

شکل5-11تنش پسماند طولیدرstep30 49

شکل5-12تنش پسماند طولیدرstep42 49

شکل5-13- تش پسماندعرضیدرstep3 50

شکل5-14- تش پسماندعرضیدرstep15 50

شکل5-15- تش پسماندعرضیدرstep28 51

شکل5-16- تش پسماندعرضیدرstep42 51

شکل5-17-تغییرات تنش پسماند عرضی در مقطع میانی صفحه عمود بر خط جوش  52

شکل5-18  مدلونتایج تنش درSTEP42 53

شکل5-19 نمودارتنش درSTEP42 53

شکل5-20مدل ونتایج تنش ماکزیمم در…STEP42 54

شکل5-21 نمودارتنش ماکزیمم درSTEP42 54

شکل.5-22مدل ونتایج تنش متوسط در..STEP42 55

شکل5-23 نمودارتنش متوسط درSTEP42 55

شکل5-24مدل ونتایج تنش مینیمم درSTEP42 56

شکل5-25نمودارتنش مینیمم در.STEP42 56

شکل5-26مدل ونتایج فشار درSTEP42 57

شکل5-27 نمودارفشاردرSTEP42 57

شکل5-28مدل ونتایج جابجائی درSTEP42 58

شکل5-29مدل ونتایج جابجائی در..STEP42 58

شکل5-30 نمودارجابجائی درSTEP42 58

شکل5-31مدل ونتایج جابجائی درجهتمحورX درSTEP42 59

شکل5-32نمودارجابجائی درجهت محودXدرSTEP42 59

شکل5-33مدل ونتایج جابجائی درجهتمحورY درSTEP42 60

شکل5-34نمودارجابجائی درجهت محودYدرSTEP42 60

شکل5-35مدل ونتایج جابجائی درجهتمحورZ درSTEP42 61

شکل5-36نمودارجابجائی درجهت محودZدرSTEP42 61

شکل5-37   مقایسه نتایج تنش های پسماندازطریق تجربی بانتایج ازطریق شبیه سازی 59