طرح ابتكاري مدل معادل براي شبيه‌سازي فرايند جوشكاري

An Initiative Plan of the Equivalent Model for Simulation of the Welding Process

بسياري از محققان بدليل زمان و هزينه بالاي شبيه‌سازي سه‌بعدي جوشكاري تنها به حل دوبعدي آن اكتفا مي‌كنند. در اين تحقيق با ارايه يك طرح ابتكاري (تعريف يك مدل معادل براي شبيه‌سازي جوشكاري)، تعداد المان‌ها و گره‌ها را كاهش داده و در نتيجه زمان حل را كاهش و تا حد زيادي مشكلات حل‌هاي سه‌بعدي را برطرف نموده‌ايم. شبيه‌سازي فرايند جوشكاري زيرپودري به كمك روش اجزا محدود با تحليل غير كوپله حرارتي و مكانيكي در سه مرحله به انجام رسيده است. در مرحله اول از حل حرارتي تاريخچه دمايي مشخص شده و سپس در مرحله دوم توزيع فازهاي متالورژيكي در نواحي ذوب و متاثر از جوشكاري محاسبه مي‌شود. نهايتاً در مرحله سوم از حل مكانيكي، توزيع تنش به‌دست مي‌آيد كه خاصيت ماده براي هر المان با توجه به فاز مشخص شده در مرحله دوم به آن اختصاص مي‌يابد. يكي از مهمترين اهداف اين شبيه‌سازي، بررسي تنش‌هاي پسماند حاصل از جوشكاري مي‌باشد. مقايسه‌اي بين نتايج حرارتي حاصل شده از برنامه با نتايج متالوگرافي و آزمايشگاهي اين تحقيق صورت گرفته است كه گوياي دقت بالاي برنامه است.

Many researchers content themselves with the 2D simulation of welding process instead of the 3D simulation, because of the time and the cost factors of the latter. In this research, the number of elements and nodes are reduced by an initiative plan (defining an equivalent model) for the simulation of welding. The welding process has been simulated by an uncoupled thermal-mechanical finite element model in three steps. Thermal history was determined from thermal analysis, and then the distribution of the metallurgical phase on the fusion and heat affected zones were calculated by a certain code. Afterward, the stress distribution was computed from mechanical analysis, where the material property was defined element by element according to the second step. One of the most important objectives of this simulation is to study the residual stresses of welding. Comparisons between the thermal analysis results and the metallographic and laboratory results of this research show acceptable accuracy of the proposed method.