مطالعه عددي حالت حدي برش قالبي در صفحات گاست با اتصال جوشي

پديده‌ي برش قالبي يك حالت حدي رايج حاكم بر مقاومت فلز پايه در اتصالات جوشي است. مطالعات اندكي پيرامون اين حالت حدي در اتصالات جوشي انجام شده، ضمن اينكه چارچوب آيين‌نامه‌هاي فعلي‌ جهت محاسبه مقاومت برش قالبي نيز اساسا براي اتصالات پيچي ارائه شده است. در مطالعات معدود انجام شده در اين خصوص نيز، مشخصات مكانيكي فولاد مورد استفاده با فولاد رايج در ايران تفاوت داشته، ضمن اينكه مطالعه تحليلي و عددي جامعي نيز صورت نگرفته است. در اين پژوهش، ابتدا مدل عددي با استفاده از روش اجزا محدود و بهره‌گيري از مدل‌سازي «خرابي براي فلزات شكل‌پذير» ساخته شده، سپس، فرضيات روش مدل‌سازي با مقايسه نتايج عددي و داده آزمايشگاهي موجود مورد صحت‌سنجي قرار گرفته است. در ادامه نمونه‌هايي از اتصال جوشي صفحه گاست مورد مطالعه قرار گرفته و توزيع كرنش و تنش و همچنين مسير پارگي برش قالبي در آن‌ها بررسي شد. نتايج نشان داد كه مكانيزم خرابي برش قالبي در اتصالات جوشي متفاوت با اتصالات پيچي مي‌باشد؛ كه وجود قيد اضافي در برابر فرآيند باريك شدگي فلز پايه در مجاورت فلز جوش از عوامل اصلي اين تفاوت مي‌باشد. مطالعه قياسي بين مقاومت اسمي پيش‌بيني شده توسط معادله AISC و ظرفيت‌هاي به دست آمده از تحليل عددي نشان داد كه اين معادله به طور ميانگين 36% محافظه‌كارانه است. بر اين اساس، معادله جديدي ارائه شد كه مقاومت اسمي محاسبه شده توسط آن كمتر از 5% محافظه كارانه بوده، ضمن اينكه ضرايب افزايش بار و كاهش مقاومت نيز قابليت اطمينان مورد نياز در طراحي را ايجاد خواهد نمود.