مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی اثر پارامترهای موثر بر تنش های پسماند ناشی از جوش محیطی استوانه های جدارنازک از جنس آلیاژ آلومینیوم سری 5000

نویسندگان
1 تهران-خیابان حافظ-دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2 ایران، تهران، خیابان حافظ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر
چکیده
در این پژوهش، تنش های پسماند ناشی از جوشکاری محیطی دو استوانه جدارنازک از جنس آلیاژ آلومینیوم سری 5000 با استفاده از مدلسازی المان محدود بررسی شده است. مدلسازی به صورت سه بعدی و در نرم افزار آباکوس از طریق تحلیل غیرکوپل حرارتی-مکانیکی انجام گرفته است. خواص موادی حرارتی و مکانیکی به صورت وابسته به دما تعریف شده است. تنش های پسماند توسط روش کرنش سنجی سوراخ اندازه گیری گردیده است. نتایج حاصل از این اندازه گیری ها جهت اعتبارسنجی مدل المان محدود به کار رفته است. با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی، اثر عوامل مختلف هندسی، متغیرهای فرایند و خواص مکانیکی فلز پایه بر روی بیشینه تنش های پسماند محیطی و محوری بررسی شده است. باتوجه به تعداد عوامل مورد بررسی، آرایه L12 تاگوچی به کار رفته است. اثر هر یک از عوامل در دو سطح و با انجام 12 آزمایش مطالعه گردیده است. نتایج تحلیل آماری نشان داده است که در محدوده مورد بررسی، افزایش قطر خارجی، ضخامت، نرخ انرژی ورودی و استحکام تسلیم باعث افزایش بیشینه تنش های پسماند محوری و محیطی می گردد. با این وجود، افزایش تعداد تکه های جوشکاری و تداخل اثر بین قطر خارجی و نرخ انرژی ورودی اثری کاهنده بر روی بیشنه تنش پسماند محیطی دارند. همچنین، استحکام تسلیم ماده تاثیرگذارترین عامل بر روی بیشینه تنش پسماند محوری و محیطی می باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigating the influence of effective parameters on the residual stresses in circumferentially arc welded thin walled cylinders of aluminum alloy series 5000

نویسندگان English

Vahid Karimnia 1
Iradj Sattari far 2
1 424 Hafez Ave, Amirkabir University of Technologhy, Tehran, Iran
2 424 Hafez Ave, Amirkabir University of Technologhy, Tehran, Iran
چکیده English

In this paper, the residual stresses due to circumferential arc weld of the thin walled cylinders have been investigated by using finite element method. The cylinders were of aluminum alloy series 5000. The 3D finite element models have been developed in ABAQUS. The thermal-mechanical analysis was considered as uncoupled. The thermal and mechanical material properties have been defined as temperature dependent. The residual stresses were measured by using Hole drilling method. The experimentally measured data have been used to verify the result of finite element model. By using Taguchi method, the effect of eight geometrical, technological and material different factors have been investigated on the maximum residual stresses in the axial and hoop directions. Considering to a number of factors, L12 Taguchi array has been selected. Each factor has been studied in two levels. The result of statistical analyses have shown that increasing the outer diameter, thickness, heat input rate and yield strength in the studied levels caused the axial and hoop maximum residual stresses enhanced. However, the increase of the section number and the interaction between the outer diameter and heat input rate have led to decrease the maximum hoop residual stresses. Also, the yield strength of material was the most effective factor on maximum axial and hoop residual stresses.

کلیدواژه‌ها English

Residual stresses
Circumferential weld
Aluminum alloy series 5000
finite element method
Taguchi method