محاسبه و اندازه‌گیری تنش‌های پسماند در لوله‌های فولاد زنگ‌نزن و بررسی تأثیر ضخامت دیواره بر توزیع تنش‌ها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 تربیت مدرس، تهران، ایران

2 مهندسی ساخت و تولید/دانشکده مهندسی مکانیک/دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این مقاله رفتار مکانیکی – حرارتی فرآیند جوشکاری ذوبی برای تعیین میزان اثر ضخامت دیواره بر بزرگی و توزیع تنش پسماند جوشی در اتصال فلزات همجنس مورد بررسی قرارگرفته است. برای تایید مدل از داده‌های تجربی اتصالات همجنس که با روش کرنش‌سنجی سوراخ توسط دنگ بدست آمدند استفاده شده است. ارتباط خوبی بین نتایج المان محدود و داده‌های تجربی بدست آمد. نتایج نشان داد روش محاسباتی توسعه یافته در این مطالعه یک روش موثر جهت پیش‌بینی تنش پسماند در اتصالات -همجنس است. اثر‌‌ ضخامت دیواره لوله روی تنش‌های پسماند جوشکاری در لوله‌های جوش داده شده بصورت لب به لب با استفاده از مدل المان محدود حاضر مورد مطالعه قرار گرفت. مشاهده شد که با افزایش ضخامت دیواره لوله، تنش‌های پسماند محوری کششی در سطح داخلی و محوری فشاری در سطح خارجی لوله فولاد زنگ‌نزن تقریبا تا 35 و 25 درصد کاهش یافته، ولی تنش‌های محوری فشاری در سطح داخلی و تنش‌های محوری کششی در سطح خارجی تغییر چندانی نکرده است. هم‌چنین در لوله فولاد زنگ‌نزن با افزایش ضخامت دیواره تنش پسماند محیطی فشاری در سطح داخلی کمی افزایش اما تنش‌های محیطی کششی تغییر قابل توجهی نمی‌کنند. بطور کلی ضخامت دیواره بر اندازه و توزیع تنش پسماند محیطی لوله فولاد زنگ‌نزن تاثیر مهمی ندارد. هم‌چنین در ضخامت‌های دیواره بالا تنش‌های پسماند محوری توزیع وسیع‌تری خواهند داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation and measurement of the residual stresses in stainless steel pipes and investigation of the effects of wall thickness on the stresses distribution

نویسندگان [English]

  • mehran charkhi 1
  • davood akbari 2
1 Tarbiat modares university, tehran, iran
2 Tarbiat modares university, tehran, iran
چکیده [English]

In this paper, thermo-mechanical behavior of the welding process was analyzed to determine the effect of wall thickness on the residual stress magnitude and distribution in the stainless steel pipes. In order to verify the model, experimental data for the steel pipes, obtained by Deng with deep hole drilling method, were utilized. Good agreement was observed between the finite element and experimental data. The results indicated that the developed computational method is an effective tool to predict the residual stress of similar weld joints. The present finite element model was developed in a butt-welded pipe to consider the effect of pipe wall-thickness. It was observed that by increasing the preheating temperature in the repair welded pipes, tensile axial residual stresses on the inner surface and compressive axial residual stresses on the outer surface of the stainless steel pipes decreased about 35 and 25 percent, but the compressive axial residual stresses on the inner surface and tensile stresses on the outer surface have small variation. Moreover, by increasing the wall thickness of pipe compressive hoop residual stresses on the inner surface on the stainless steel increased, but only a small variation was observed on the tensile hoop residual stresses. In general, there is no significant effect on the magnitude and distribution of hoop residual stresses on the inner surface of the stainless steel pipe. Also, high wall thickness will have wider distribution of axial residual stresses.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Residual stresses
  • Similar joints
  • Wall thickness
  • FEM ANALYSIS