Abstract

The primary purpose of this investigation was to study welding residual stress relaxation by repeated loading. A coupling finite element analysis model for prediction of the welding residual stress and the mechanical stress relaxation after external repeated loads was presented. The accuracy of this model was verified through experiments. Also, it is found that the residual stress of weldment is relaxed by external loads, and the greatest amount of relaxation was obtained by early repeated loads. As the repetition count increased, the amount of relaxation became smaller than the amount of relaxation in the early stage

چکیده

هدف اصلی این تحقیق، مطالعه آزاد سازی تنش پسماند جوشکاری تحت بار گذاری متناوب بود. یک مدل آنالیز المان محدود برای تخمین مقادیر تنش پسماند جوشکاری و آزادسازی تنش مکانیکی بعد از اعمال بار های متناوب خارجی ارائه گردید. دقت این مدل توسط انجام آزمایشات تجربی مورد تایید قرار گرفت. همچنین، ملاحظه شد که تنش های پسماند قطعات جوشکاری شده تحت بار های خارجی آزاد شده و بیشترین مقدار رهاسازی با استفاده از بار های متناوب سریع به دست می آید. با افزایش تعداد تکرار بار گذاری، میزان رهاسازی تنش نسبت به مرحله اولیه کمتر شده است.

 1- مقدمه

تنش پسماند جوشکاری در اثر توزیع نامنظم حرارت حین جوشکاری بوجود می آید. تنش پسماند جوشکاری تاثیر بسزایی روی استحکام و عمر خستگی قطعات متصل شده دارد و این اثرات با توجه به کششی یا فشاری بودن تنش پسماند تغییر می یابند. تنش پسماند کششی منجر به کاهش عمر خستگی قطعات جوشکاری شده و احتمال ایجاد ترک تنش – خوردگی را افزایش می دهد. به این علت، تنش پسماند ایجاد شده در قطعات پس از جوشکاری تجهیزات حمل و نقل، کشتی سازی و سازه های پلی فولادی که دائم تحت بارگذاری خستگی پیوسته قرار می گیرند با استفاده از روش های مختلف حذف می شوند. روش های حذف تنش پسماند جوشکاری شامل عملیات حرارتی پس از جوشکاری، اعمال بار مکانیکی، ارتعاش (لرزاندن) قطعه جوشکاری و چکش زدن قطعات حاوی تنش های پسماند کششی می باشند که منجر به ایجاد تنش پسماند فشاری روی سطح قطعه می گردند. در میان این روش ها، روش آزادسازی تنش مکانیکی (MSR) یک بار خارجی حاوی تنش پسماند به جزء مکانیکی اعمال می کند که منجر می شود که مجموع آنها (تنش های پسماند) به حد تنش تسلیم ماده برسد؛ لذا بدین ترتیب یا تنش های پسماند آزاد گشته و یا توزیع مجدد می شوند. تنش پسماند جوشکاری حتی تحت بارگذاری های خستگی یا ارتعاشی می توانند به آرامی و به تدریج همانند بارگذاری استاتیک رها گردند؛ میزان آزاد سازی تنش پسماند توسط اندازه و تعداد چرخه های بار متناوب تعیین می گردد…