پیش‌بینی تنشهای پسماند حاصل از جوشکاری قوسی لوله‌های سوپرآلیاژ اینکولوی 800 به روش المان محدود

در این تحقیق نحوه توزیع گرما و تنشهای پسماند حاصل از جوشکاری قوسی الکترود تنگستنی (GTAW) لوله‌هایی از جنس سوپرآلیاژ اینکولوی 800 به صورت سربه‌سر به روش المان محدود شبیه‌سازی شد. بدین منظور یک مدل ترکیبی گرمایی- مکانیکی در مقیاس سه‌بعدی به کمک نرم‌افزار المان محدود انسیس توسعه داده شد. برای اعمال منبع گرمایی در حین جوشکاری یک کد ماکرو بر اساس مدل گلداک در محیط نرم‌افزار برنامه‌نویسی شد. در مدل مکانیکی که به صورت متوالی با مدل گرمایی کوپل شده، قانون سخت‌شوندگی جنبشی و معیار تسلیم فون‌مایزز برای تشریح رفتار سیلان ماده مورد استفاده قرار گرفت. به منظور اعتبارسنجی مدل ترکیبی حاضر، آزمونهای تجربی اندازه‌گیری توزیع گرما توسط ترموکوپل در حین جوشکاری و نیز اندازه‌گیری توزیع تنشهای پسماند توسط روش کرنش‌سنجی سوراخ روی نمونه‌های جوشکاری شده انجام گرفت. تأثیر 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 می‌دهد. مدل ترکیبی حاضر با دقت قابل قبولی قادر به تحلیل نحوه توزیع گرما در حین جوشکاری و تنشهای پسماند ناشی از جوشکاری سربه‌سر لوله‌ها در مقیاس سه‌بعدی است.