اندازه گـیری و پیش بینی تنش پسماند و آنالیز شکست در برخی از اتصالات جوشی و ارائه راهکارهایی جهت جلوگیری و کاهش تنش پسماند و بروز شکست در یک اتصال

مکانیک
پروژه رشته مکانیک با عنوان اندازه گـیری و پیش بینی تنش پسماند و آنالیز شکست در برخی از اتصالات جوشی و ارائه راهکارهایی جهت جلوگیری و کاهش تنش پسماند و بروز شکست در یک اتصال مقدمه جوشکاری یکی از روشهای متداول اتصال دائم قطعات فلزی و بعضا غیر فلزی بوده که سالهاست در صنعت به کار گرفته می شود. این تکنولوژی در بسیاری از شاخه های صنعت از جمله صنایع نفت، گاز، پترو شیمی، ماشین سازی، پل سازی، اسکله های دریایی، نیروگاههای تولید برق، صنایع نظامی و صنایع هوا فضا بطور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.در نتیجه انجام عملیات جوشکاری، تنشهای پسماند در مناطق جوشکاری شده و مناطق متأثر از حرارت شکل می گیرند. این تنش ها به واسطه تغییرات ابعادی و ساختاری شدید در اثر سیکل حرارتی گرم و سرد شدن در فرآیند جوشکاری ایجاد می شوند. با قرار گرفتن قطعات و یا سازه ها در شرایط سرویس و تحت بارگذاری، امکان رسیدن سطح تنش به حد تسلیم ماده بوده که خود می تواند عامل جوانه زنی و اشاعۀ ترك شده که در بدترین حالت آن شکست کامل قطعه و سازه را به همراه خواهد داشت. از کار افتـادگی دینامیکی و شکسـت خستگی پدیـده ای پیچیده بوده و جـزء مسـائل مهم مهندسی است که قانون جامعی را نمی توان در مورد آن تدوین و اجرا نمود. خستگی و رفتار شکست اتصالات جوشکاری جزء مهمترین موارد طراحی سازه های دینامیکی است.پیش بینی و محاسبه دقیق تنش های پسماند جوشی معمولا بسیار مشـکل بوده و در اینگونه موارد غالبا از دستاوردهای تجربی استفاده می شود. هـدف از انجام ایـن پروژه، اندازه گـیری و پیش بینی تنش پسماند و آنالیز شکست در برخی از اتصالات جوشی و ارائه راهکارهایی جهت جلوگیری و کاهش تنش پسماند و بروز شکست در یک اتصال می باشد. کلمات کلیدی: جوشکاری تنش جوش تنش پسماند عوامل موثر در جوش آنالیز شکست در اتصالات جوشی 1-1- تنش های پسماند جوشی تنش پسماند تنشی است كه بر اثر انجام عملیات خاصی در جسم باقی می‌ماند و در حالی كه جسم تحت هیچ بارگذاری خارجی نیست نیز وجود دارد. طبیعت تنش پسماند به گونه ای است که در مقابل هر تنش كششی تنش فشاری ای نیز باید وجود داشته باشد، به گونـه‌ای كه جسم در حالت تعادل باقی بماند که به این حالت، حالت خود تعادلی می گویند.علت اینكه شناسایی چنین تنشهایی برای ما مهم است این است كه وقتی جسم تحت تنش خارجی قرار می‌گیرد، این تنش خارجی به تنش پسماند موجود افزوده می‌شود. پس اگر در منطقه‌ای تنش پسماند كششی داشته باشیم و بارگذاری ما نیز تنش كششی باشد سطح تنش در آن منطقه بالاتر از آنچه كه تنها با لحاظ تنش كششی خارجی بدست می‌آید خواهد بود. لذا در صورتی كه تنش كششی پسماند داخلی را در نظر نگیریم و قطعه را تنها براساس تنش اعمالی خارجی طراحی می‌كنیم ممكن است در اثر تنش‌های پسماند خارجی تنش در قطعه از حد تسلیم آن بالاتر رفته و باعث شكست آن گردد. حال هنگامی‌ كه در نقطه‌ای از جسم درجه حرارت به طور موضعی افزایش یابد دراطراف آن یك شیب حرارتی بوجود می‌آید كه می‌خواهد باعث تغییر شكل و انبساط نقطه‌ای كه دمای آن افزایش پیدا كرده است بشود، ولی از اطراف توسط فلزی كه این نقطه را احاطه كرده‌اند و میل به تغییر شكل ندارند با تغییر شكل این نقطه مقابله می‌شود، لذا مناطق نزدیك این نقطه تحت تنش فشاری قرار می‌گیرند و در صورتی كه تنش فشاری موجود از حد تسلیم بیشتر شود باعث تغییر شكل پلاستیك این منطقه می‌شود. در حین سرد شدن منطقه‌ای كه گرم شده بود، شاهد انقباض موضعی خواهیم بود كه باعث ایجاد تنش كششی در مجاورت این نقطه در حد تنش تسلیم فلز خواهد بود. فهرست مطالب فصل اول: مقدمه 1-1- تنش های پسماند جوشی 2 فصل دوم: روش های محاسبه تنش پسماند در آلومینیوم 2-1- مروری بر روشهای غیر مخرب 7 2-2- تحلیل جوش فیللت به روش المان محدود 15 2-3- اندازه گیری تنش پسماند به روش استحاله کرنش 20 فصل سوم: روشهای تجربی جهت کاهش تنش پسماند 3-1- نورد سرد سطحی آلومینیوم 24 3-2- فرآیند جوشکاری GTAW با تکنیک های جدید 26 3-3- بهره گیری از خواص عملیات حرارتی در ترتیب های جوشکاری 28 فصل چهارم: آنالیز شکست در آلومینیوم 4-1- مقایسه حساسیت به ترک در دو آلیاژ 7075 و 7050 آلومینیوم 31 4-2- بررسی نقش عوامل موثر در جوش بر استحکام خستگی و شکست 35 منابع و مراجع 40