Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad KermanPour,Morteza Shamanian esfahani
احمد کرمانپور (استاد راهنما) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Hossein Pourmohammaddamochali
حسين پورمحمددموچالي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384

TITLE

Numerical simulation of residual stress in arc welds (TIG) of Incoloy 800 superalloy pipes
Numerical Simulation of Residual Stress in Arc Welds GTAW of Incoloy800 Superalloy Pipes the thermal distribution and residual stresses developed during the circumferential butt gas tungsten arc welding (GTAW) process of Incoloy 800H pipes were simulated using the finite element method. A decoupled thermo-structural model was developed in three dimensions by use of ANSYS. Goldak model was used to simulate the distribution of arc heat source. The plastic behaviour of the material was described by Von-Mises yield function and the bilinear kinematics hardening was assumed. In order to validate the thermo-structural model, both temperature and residual stress distributions within the pipes were measured using thermocouples and strain gauges, respectively. Using this model, a parameter study performed for the process variables such as the type of heat source, material plasticity behavior, welding efficiency and heat input. imulation results compared to experiments showed that the Goldak heat source model would represent more precise results than the split heat source model. increasing heat input to 36% would increase weld bead width to around 25% . mechanical simulation results showed that isotropic and kinematic hardening behavior picking would lead to better result compared with perfect elasto-plastic state. Increasing heat input to 36% would increas axial residual stress along weld center line in the inner surface of pipe to 11%. a tension-compression distribution of the axial stresses can be seen through the thickness from the inside to the outside surface of the pipe and the hoop stresses have a tensile distribution. Present split model would be able to analisyse the temperature distribution along welding and residual stress caused by butt welding of pipes in 3D scale.
چکيده در اين تحقيق نحوه توزيع حرارت و تنش‌هاي پسماند حاصل از جوشکاري قوسي الکترود تنگستني (GTAW) لوله‌هايي از جنس سوپرآلياژ اينکولوي 800 به صورت سربه‌سر به روش المان محدود شبيه‌سازي گرديد. بدين منظور يک مدل ترکيبي حرارتي- مکانيکي در مقياس سه‌بعدي به کمک نرم‌افزار المان محدود انسيس توسعه داده شد. براي اعمال منبع حرارتي در حين جوشکاري يک کد ماکرو بر اساس مدل گلداک در محيط نرم‌افزار برنامه‌نويسي شد. در مدل مکانيکي که به صورت متوالي با مدل حرارتي کوپل شده، قانون سخت‌شوندگي جنبشي و معيار تسليم وون‌مايزز جهت تشريح رفتار سيلان ماده مورد استفاده قرار گرفت. به منظور اعتبارسنجي مدل ترکيبي حاضر، آزمون‌هاي تجربي اندازه‌گيري توزيع درجه حرارت توسط ترموکوپل در حين جوشکاري و نيز اندازه‌گيري توزيع تنش‌هاي پسماند توسط روش کرنش‌سنجي سوراخ روي نمونه‌هاي جوشکاري شده انجام گرفت. تأثير متغيرهاي مختلف نظير نوع منبع حرارتي، رفتار پلاستيسيته ماده، راندمان جوشکاري و مقدار حرارت ورودي در هر پاس جوشکاري مورد بررسي قرار گرفت. نتايج شبيه‌سازي حرارتي نشان داد که مدل منبع حرارتي گلداک نتايج دقيق‌‌تري نسبت به مدل شار حرارتي سطحي- حجمي به دست مي‌دهد. افزايش حرارت ورودي به ميزان 36 درصد، عرض حوضچه جوش دو پاسه را در حدود 25 درصد افزايش مي‌دهد. نتايج شبيه‌سازي مکانيکي نشان داد که انتخاب رفتار کارسختي همگن و جنبشي براي ماده نتايج بهتري نسبت به حالت الاستو پلاستيک کامل به دست مي‌دهد. افزايش حرارت ورودي به ميزان 36 درصد، تنش‌هاي پسماند محوري در خط مرکزي جوش در سطح داخلي لوله را به اندازه 11 درصد افزايش مي‌دهد. در امتداد ضخامت لوله، تنش‌هاي پسماند محوري از داخل به خارج ماهيت کششي- فشاري داشته و تنش‌هاي پسماند محيطي تماماً ماهيت کششي دارند. مدل ترکيبي حاضر با دقت قابل قبولي قادر به تحليل نحوه توزيع حرارت در حين جوشکاري و تنش‌هاي پسماند ناشي از جوشکاري سربه‌سر لوله‌ها در مقياس سه‌بعدي مي‌باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی