In this paper, a sequentially coupled 3-D thermal-metallurgical-mechanical analysis is developed to predict welding residual stresses and distortion during single-pass tungsten inert gas arc welding (TIG) of low and medium carbon steel pipes (S45C and S15C). The axial a More
In this paper, a sequentially coupled 3-D thermal-metallurgical-mechanical analysis is developed to predict welding residual stresses and distortion during single-pass tungsten inert gas arc welding (TIG) of low and medium carbon steel pipes (S45C and S15C). The axial and hoop residual stresses and welding deformation by allowing volumetric change due to solid-state phase transformation are determined. In ABAQUS finite element simulation, the moving heat source is modeled by a user subroutine [DFLUX], and a user subroutine [UEXPAN] is applied for computing the fraction of martensite and volume change during heating and cooling. The simulation results show that for the S15C pipe, solid-state phase transformation has an insignificant effect on welding residual stress and distortion but for the S45C pipe the solid-state phase transformation reduces the axial residual stress in the fusion (FZ) and heat-affected zones (HAZ). Also, the sign of hoop residual stress changes in FZ, and its value of it decreases in HAZ.
Manuscript profile
In this research, the electron beam welding process of P91 steel plates was simulated by the finite element method in two dimensions and in a short time with acceptable accuracy in two steps (non-coupled thermal and mechanical analysis). The simulation results were vali More
In this research, the electron beam welding process of P91 steel plates was simulated by the finite element method in two dimensions and in a short time with acceptable accuracy in two steps (non-coupled thermal and mechanical analysis). The simulation results were validated with experimental and numerical results presented by other researchers. Moreover, by applying post weld heat treatment, the residual stresses were reduced. Then, the effect of heat treatment cycle parameters such as heat input power, heating time, holding time and cooling rate were investigated on the quantity of residual stress reduction. By examining the results of the effects of the parameters, an optimum heat treatment cycle is introduced to maximum reduction of the residual stress. Using this optimum heat treatment cycle, the residual stress value was reduced to 55 percent.
Manuscript profile
Thin wall shell structure has low weight and high resistance. The load capacity, buckling behavior and post buckling behavior of steel tanks thin wall, is very sensitive to geometric imperfections. Due to the small wall thickness of the shell structures enabling t More
Thin wall shell structure has low weight and high resistance. The load capacity, buckling behavior and post buckling behavior of steel tanks thin wall, is very sensitive to geometric imperfections. Due to the small wall thickness of the shell structures enabling the creation of any deformation and there is a disturbance on the surface of the wall. Considering the types of errors occurred when build or assembled these structures, are not built these structure, ideally. This imperfections may be in the process of rolling, removable panels, installation or welding arise. Incomplete reports about the negative impact of the effect of welding on the axial bearing capacity. Comprehensive research on the effects of imperfection of initial geometrical shape on the steel tank vibration modes, and its effect on the bearing capacity steel storage tanks that considerable research It's not done. In this research, the actual behavior of cylindrical shells with initial geometric imperfections on mode shapes steel tanks in the pre-buckling and post-buckling. And the effect of initial geometric imperfections on steel tanks slashing been paid. Using finite element software, ABAQUS, and verification of the results of the analysis and nonlinear analysis with experimental results. Been paid. Imperfect geometric shape has changed mods. The effect of these changes on slashing are very small.
Manuscript profile
در این تحقیق روش جدیدی جهت اتصال لولههای آلومینیومی بهوسیله مبدل فولادی و جوش آلومینیوم در سازههای زیر سطحی ارائه و بررسی شده است. به علت ایجاد گرمای نسبتا زیاد در محل جوشکاری، ناحیه اطراف لبه جوش تحت سیکل حرارتی بالایی قرار میگیرد و باعث ایجاد تنشهای پسماند در محل More
در این تحقیق روش جدیدی جهت اتصال لولههای آلومینیومی بهوسیله مبدل فولادی و جوش آلومینیوم در سازههای زیر سطحی ارائه و بررسی شده است. به علت ایجاد گرمای نسبتا زیاد در محل جوشکاری، ناحیه اطراف لبه جوش تحت سیکل حرارتی بالایی قرار میگیرد و باعث ایجاد تنشهای پسماند در محل جوش خواهد شد. بنابراین جهت بررسی اتصال پیشنهاد شده از دیدگاه تنش پسماند، به کمک نرم افزار المان محدودABAQUS جوشکاری دو پاسه لولههای AL 5083 به همراه مبدل فولادی A 36 به صورت سه بعدی مدلسازی شده و تنشهای پسماند حاصل در مناطق اطراف جوش محاسبه گردیده است. بدلیل حساسیت موضوع روند شبیه سازی مورد اعتبار سنجی قرار گرفته است. در مدلسازی انجام شده خواص مکانیکی و حرارتی لوله به صورت تابعی از دما به نرم افزار داده شده و با توجه به جریان، ولتاژ و سرعت الکترود، شار حرارتی به صورت یک بار حجمی خارجی روی محیط جانبی لوله بوسیله مدل منبع حرارتی گلداک اعمال گردیده است. تنش های حاصل در جسم از زمان اعمال شار حرارتی تا رسیدن دمای محل جوش به دمای محیط محاسبه شده و تنشهای نهایی باقیمانده در جسم در انتهای فرایند تبادل حرارتی با محیط تنشهای پسماند می باشند. نتایج مدلسازی انجام شده همخوانی مناسبی با نتایج تجربی دارد و نشان میدهد که اتصال پیشنهاد شده مناسب بوده و از نظر مقادیر تنش پسماند سازه دچار مشکل نخواهد شد.
Manuscript profile
بسیاری از محققان بدلیل زمان و هزینه بالای شبیهسازی سهبعدی جوشکاری تنها به حل دوبعدی آن اکتفا میکنند. در این تحقیق با ارائه یک طرح ابتکاری (تعریف یک مدل معادل برای شبیهسازی جوشکاری)، تعداد المانها و گرهها را کاهش داده و در نتیجه زمان حل را کاهش و تا حد زیادی مشکلات More
بسیاری از محققان بدلیل زمان و هزینه بالای شبیهسازی سهبعدی جوشکاری تنها به حل دوبعدی آن اکتفا میکنند. در این تحقیق با ارائه یک طرح ابتکاری (تعریف یک مدل معادل برای شبیهسازی جوشکاری)، تعداد المانها و گرهها را کاهش داده و در نتیجه زمان حل را کاهش و تا حد زیادی مشکلات حلهای سهبعدی را برطرف نمودهایم. شبیهسازی فرایند جوشکاری زیرپودری به کمک روش اجزاء محدود با تحلیل غیر کوپله حرارتی و مکانیکی در سه مرحله به انجام رسیده است. در مرحله اول از حل حرارتی تاریخچه دمایی مشخص شده و سپس در مرحله دوم توزیع فازهای متالورژیکی در نواحی ذوب و متاثر از جوشکاری محاسبه میشود. نهایتاً در مرحله سوم از حل مکانیکی، توزیع تنش بهدست میآید که خاصیت ماده برای هر المان با توجه به فاز مشخص شده در مرحله دوم به آن اختصاص مییابد. یکی از مهمترین اهداف این شبیهسازی، بررسی تنشهای پسماند حاصل از جوشکاری میباشد. مقایسهای بین نتایج حرارتی حاصل شده از برنامه با نتایج متالوگرافی و آزمایشگاهی این تحقیق صورت گرفته است که گویای دقت بالای برنامه است.
Manuscript profile
ساچمه زنی نوعی بمباران سطحی قطعه کار توسط هزاران ساچمه است که به ایجاد تنش پسماند فشاری در سطح قطعه کار می­­انجامد و به منظور بهبود خواص مکانیکی همچون خستگی، مقاومت در برابر خوردگی تنشی، صاف کردن شکل دهی و... انجام می­­گیرد. در این پژوهش نمونه­­ه More
ساچمه زنی نوعی بمباران سطحی قطعه کار توسط هزاران ساچمه است که به ایجاد تنش پسماند فشاری در سطح قطعه کار می­­انجامد و به منظور بهبود خواص مکانیکی همچون خستگی، مقاومت در برابر خوردگی تنشی، صاف کردن شکل دهی و... انجام می­­گیرد. در این پژوهش نمونه­­هایی از فولاد CK35 مورد عملیات ساچمه زنی با سرعت برخورد m/s 100 و m/s200 ساچمه­­های استاندارد S230 قرار گرفتند و استحکام خستگی آن­ها با نمونه­­های فاقد ساچمه زنی مورد مقایسه قرار گرفت. همچنین تغییر عمق نفوذ ساچمه­­ها در نمونه­­ها توسط نرم افزار ANSYS محاسبه گردید و با نتایج تجربی مقایسه شد. نتایج حاصل، افزایش قابل توجه استحکام خستگی را دربرداشت. این مقادیر برای برخورد ساچمه­ها با سرعت m/s100، 25% افزایش در استحکام خستگی و بیش از MPa 250 تنش پسماند ایجاد شده در سطح کار و برای برخورد ساچمه­­ها با سرعت m/s200، 40% افزایش در استحکام خستگی و بیش از MPa 300 تنش پسماند در سطح کار بهدست آمد. همچنین میزان تنش ایجاد شده در ساچمه­­ها دو برابر تنش پسماند القاء شده نسیت به سطح کار حاصل شد.
Manuscript profile
روش شیارزنی یکی از روش­های پرکاربرد در اندازه­گیری تنش­های پسماند است که طی آن شیاری در چند مرحله در قطعه مورد نظر ایجاد شده و کرنش­های آزاد شده در هر مرحله به وسیله کرنش­سنج ثبت می­شود. ارتباط بین کرنش­های ثبت شده و تنش­های پسماند More
روش شیارزنی یکی از روش­های پرکاربرد در اندازه­گیری تنش­های پسماند است که طی آن شیاری در چند مرحله در قطعه مورد نظر ایجاد شده و کرنش­های آزاد شده در هر مرحله به وسیله کرنش­سنج ثبت می­شود. ارتباط بین کرنش­های ثبت شده و تنش­های پسماند به وسیله ماتریس ضرایب نرمی صورت می­گیرد. در این تحقیق به کمک روش اجزای محدود، پارامترهای مؤثر در محاسبه مقادیر ضرایب نرمی برای صفحات فلزی ایزوتروپیک و همچنین چند لایه­های کامپوزیتی بررسی شده است. در ابتدا فرایند شبیهسازی برای صفحات ایزوتروپیک بهصورت دو و سه بعدی انجام گرفته است. نتایج بهدست آمده بیانگر تطابق کامل نتایج دو مدل است. برای محاسبه ضرایب نرمی نیاز به محاسبه کرنش متوسط در محل کرنش­سنج است. برای این کار از روش­های مبتنی بر کرنش و مبتنی بر جابهجایی استفاده شده است. همچنین با مقایسه ترک و شیار، تأثیر عرض شیار بر ضرایب نرمی بررسی شده است. سپس میزان کرنش ثبت شده توسط کرنشسنجهای با طول اندازهگیرهای مختلف مقایسه و مشخص شد با استفاده از کرنشسنج­های با طول اندازهگیر کمتر، میزان کرنش ثبت شده افزایش یافته و در نتیجه خطای اندازه­گیری کاهش مییابد. در نهایت با استفاده از مدل سه­بعدی ارائه شده ضرایب نرمی برای دو چندلایه­ای کامپوزیتی کربن- اپوکسی و شیشه- اپوکسی تعیین شده­اند.
Manuscript profile
Sanad
Sanad is a platform for managing Azad University publications