بررسی عددی و تجربی توزیع تنش پسماند ناشی از جوشکاری چند پاسه صفحات فولاد ضدزنگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و کارشناسی ارشد مکانیک; دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مکانیک:

2 دکتری مکانیک; دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مکانیک:

3 دانشیار; دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده مکانیک:

چکیده

در جوشکاری چند پاسه، گستردگی تنش‏های پسماند و حداکثر مقدار آن با اضافه شدن هر پاس جوشکاری تغییر می‏نماید. فرایند شبیه‏سازی می‏تواند برای تخمین مقادیر و توزیع این تنش‏ها مورد استفاده قرار گیرد. در این مقاله، به بررسی میدان‏های حرارتی گذرا و تنش‏های پسماند ناشی از جوشکاری چند پاسه لب به لب صفحات فولاد ضدزنگ 304 به روش جوشکاری قوس الکتریکی با الکترود تنگستن پرداخته شده است. تحلیل این مطلب با استفاده از مدل المان محدود حرارتی- مکانیکی غیرخطی غیرکوپله در حالت دو بعدی با استفاده از نرم افزار انسیس[i]10 انجام شده است. در پایان، برای بررسی درستی نتایج تحلیل عددی، توزیع دما برای یک نمونه و تنش‏های پسماند برای دو نمونه با استفاده از روش سوراخکاری اندازه‏گیری شدند. نتایج این تحقیق نشان می‏دهند که با افزایش تعداد پاس‏های جوشکاری در اثر افزایش ضخامت صفحات، حداکثر مقدار عددی تنش‏های پسماند کاهش یافته ولی توزیع این تنش‏ها افزایش می‏یابد.



[i]  ANSYS

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical and Experimental Study of residual stress distribution due to multipass welding of stainless steel plates Pas·h

نویسندگان [English]

  • shahaboddin amini 1
  • Mahsa Seyedian chobi 2
  • Mohammad Hagh panahi 3
چکیده [English]

Inmulti-pass welding, residual stress distribution and it's maximum value change with addition of
each pass. Finite element simulation can be used to estimate residual stresses. In this paper, transient
thermal fields and residual stresses due to multi-pass GTA welding of 304 stainless steel plates is investigated by experimental and numerical simulation. Two-dimensional un-coupled thermo-mechanical analysis has been performed using ANSYS 10. Residual stress measurement has been performed using hole-drilling method. The results of this study reveal that maximum residual stresses decrease with the increase of number of passes due to the increase of thickness, but it increase the width of tensile and compress zones.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thermal fields
  • Residual stress
  • Multi-pass welding
  • STAINLESS STEEL
  • Hole-drilling method
[1] Rybicki, E. F.; “Computation of Residual Stresses  due to Multi-Pass Welds in Piping Systems”, Journal
Pressure Vessel Technology, 101, pp. 149–154,1979.
[2] Arnold Free, J.; “Predicting Residual Stresses in Multi-Pass Weldments with the Finite Element Method”, Computers & Structures, 32, 2, pp. 365–378, 1989..
[3] Lejeail, Y.; “Simulation of a Stainless Steel Multi- Pass Weldment”, 5th International Conference on Residual Stresses (ICRS-5), Linkoping, Sweden, pp.484–489, June, 1997.
[4] Teng, T. L.; and Lin, C. C.; “Effect of Welding Conditions on Residual Stresses due to Butt Welds”,International Journal of Pressure Vessels and Piping,75, pp. 857–864, 1998.
[5] Brickstad, B.; and Josefson, B. L.; “A Parametric Study of Residual Stresses in Multi-Pass Butt-Welded Stainless Steel Pipes”, International Journalof Pressure Vessels and Piping, 75, pp. 11–25, 1998.
[6] Chang, P. H.; and Teng, T. L.; “Numerical and Experimental Investigations on the Residual Stresses of the Butt-Welded Joints”, Computational Materials Science, 29, pp. 511–522, 2004.
[7] Duranton, P.; Devaux, J.; Robin, V.; Gilles, P.; and Bergheau, J. M.; “3D Modeling of Multi-Pass Welding of a 316L Stainless Steel Pipe”, Journal of Materials Processing Technology, 153, pp. 457–463,2004.
[8] Cho, J. R.; Lee, Y. B.; Moon, Y. H.; and Van Tyne, C. J.; “Investigation of Residual Stress and Post Weld Heat Treatment of Multi-Pass Welds by Finite Element Method and Experiments”, Journal of Materials Processing Technology, 155, pp. 1690–
1695, 2004.
[9] Akbari Mousavi, S. A. A.; and Miresmaeili, R.; “Experimental and Numerical Analysis of Residual Stress Distribution in TIG Welding Process for 304L Stainless Steel”, Journal of Materials Processing Technology, 208, pp. 383–394, 2008.
[10] Deng, D.; “FEM Prediction of Welding Residual stress and Distortion in Carbon Steel Considering Phase Transformation Effects”, Material and Design, 30, pp. 359–366, 2009.
[11] Sattari-Far, I.; and Farahani, M. R.; “Effect of the Weld Groove Shape and Pass Number on Residual Stresses in Butt-Welded Pipes”, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 86, pp. 723–731, 2009.
[12] ASTM Standard: “Standard Test Method for Determining Residual Stresses by the Hole Drilling Strain Gage Method”, Designation: E 837-01, 2002.
[13] Goldak, J. A.; and Akhlaghi, M.; Computational Welding Mechanics, Springer, 2005.
[14] ANSYS User Manual, ANSYS release 10.0., Swanson Analysis System, Houston, USA, 2006.
[15] Seyyedian, M.; Amini, Sh.; and Haghpanahi, M.; “Study of the Effect of Thickness on Residual Stresses in Butt-Welding of SUS304 Plates”, The 62nd Annual Assembly and International Conference of the International Institute of Welding (IIW), Singapore, pp. 195–200, 2009.