مدلسازی و تحلیل منبع گرما در جوش

شبیه سازی فلاکس حرارتی در جوشکاری

برای تحلیل مکانیکی غیر کوپل سازه جوشی ابتدا باید تحلیل انتقال حرارت گذرا را در نرم افزار هایی مانند اباکوس ( ABAQUS ) انجام داد و تاریخچه دمایی سازه را بدست آورد و آنگاه از تاریخچه دمایی بدست آمده جهت محاسبه تنش های پسماند و تغییر شکل های ناشی از جوش استفاده نمود.

اولین اقدام برای تحلیل حرارتی جوش بیان مدلی برای منبع حرارتی متحرک با استفاده از مدل منبع جوش است.

برای اعمال منبع حرارتی میتوان از سابروتین استفاده کرد و از طریق لینک کردن نرم فزار آباکوس و فرترن منبع حرارتی را در هنگام شبیه سازی جوش در اباکوس ( Abaqus Weld Simulation ) به قطعه مورد نظر اعمال کرد.در این بخش به بررسی انواع مدل های حرارتی و مزایا و معایب انها پرداخته میشود.

تئوری اولیه انتقال حرارت که توسط فوریه گسترش یافت و توسط روزنتال در سال 1930 به منبع گرمای متحرک اعمال شد هنوز یکی از مشهور ترین مدل های تحلیل  برای محاسبه تاریخچه دمایی جوش ها می باشد.

 همانطور که بسیاری از محققان در سالهای بعد نشان دادند که این مدل خطای زیادی در محاسبه دما در منطقه ذوب و نزدیکی ان و نیز منطقه تحت تاثیر حرارت  ( HAZ ) دارد. دلیل ایجاداین خطا در محاسبه تاریخچه دمایی جوش، در نظر گرفتن دمای نامحدود در منبع گرمایی فرض شده در مدل است. و نیز در این مدل خواص مواد با دما تغییر نمیکند. Pavelic و همکارانش اولین گروهی بودند که پیشنهاد کردند منبع گرمایی میبایست به طور گسترده باشد و یک توزیع گوسی از شار حرارتی را بر روی سطح قطعه کار درنظر گرفتند. نتایج بدست آمده از مدل دیسک Pavelic به مراتب صحیح تر از مدل روزنتاک بود. اما این مدل میبایست توسعه پیدا میکرد تا تاثیر عمق جوشکاری را بهتر نشان دهد. به این دلیل Goldak ( گلداک ) در سال 1984 مدل منبع گرمایی دو یضوی سه بعدی خود را ارائه کرد. این مدل در حال حاضر پرکاربرد ترین مدل در آنالیز حررتی جوش میباشد. مدل های دیگر مانند مدل گوسین حالت ساده شده از مدل گلداک میباشند.

مدل منبع حرارتی روزنتال:

همانطور که گفته شد، این مدل اولین و نیز ساده ترین مدل ارائه شده جهت تحلیل حرارتی جوش است که در ان گرما بصورت متمرکز و نقطه ی به سطح جسم اعمال میشود. و خواص مواد نیز تابع دما نمیباشند. روزنتال از سیستم مختصات متحرک به جای سیستم مختصات ثابت استفاده کرد.

در صورتیکه معادله انتقال حرارت برای این مدل نوشته و حل گردد، رابطه زیر برای توزیع دما برای صفحات نازک بدست می آید.

 

که در این رابطه q  گرمای ورودی از منبع گرمایی میباشد که برابر است با:

 

 مدل های حرارتی گوسی ، بیضوی ، دو بیضوی گلداک به ترتیب بعد از مدل روزنتال بهبود یافتند که در تحقیقات اخیر از مدل دوبیضوی گلداک جهت شبیه سازی جوش استفاده میشود.

 برای مشاهده مطالب مرتبط با شبیه سازی جوش در نرم افزار آباکوس ( ABAQUS ) روی لینک های زیر کلیک کنید.

==============================================================

انجام پروژه شبیه سازي جوشکاری لیزر با آباکوس
پروژه مدل سازی چشمه حرارتی در اباکوس
پروژه مدل سازی باکلینگ در لوله جوشکاری شده با آباکوس
پروژه شبیه سازی جوشکاری درز لوله با نرم افزار آباکوس
پروژه شبیه سازی جوش ورق با نرم افزار آباکوس
شبیه سازی جوش به روش تولد و مرگ المان در آباکوس
جوشکاری با گاز محافظ یا تیگ ( TIG ) در آباکوس
جوشکاری با گاز محافظ یا تیگ ( TIG ) در آباکوس

جوشکاری توپودری FCAW 
پیشبینی توزیع تنش های پسماند در جوشکاری ورق های نازک  
جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی fsw 
پروژه مدلسازی جوش لیزر

=============================================================

انجام پروژه و آموزش شبیه سازی جوش در اباکوس ( ABAQUS ) پذیرفته میشود.

 

برای اعمال منبع حرارتی میتوان از سابروتین استفاده کرد و از طریق لینک کردن نرم فزار آباکوس و فرترن منبع حرارتی را در هنگام شبیه سازی جوش در اباکوس ( Abaqus Weld Simulation ) به قطعه مورد نظر اعمال کرد.

دیدگاه خود را بنویسید

دیدگاه پس از تائید مدیریت منتشر می شود.