مدل‌سازی و تحلیل جوش T شکل در آباکوس

بدون شک فرآیند جوشکاری را می‌توان یکی از نقاط اشتراک مهندسی مواد و مکانیک نامید. محققین حوزه مکانیک، جوش را از نقطه نظر استحکام تحت بارگذاری و تحمل نیرو مورد بررسی قرار می‌دهند در حالی که از دیدگاه محققین علم مواد، مباحث انتقال حرارت، وقوع ریزترک‌های ناشی از سرد شدن و نیز خواص متالورژیکی قطعه پس از جوشکاری اهمیت می‌یابد. بعلاوه حوزه کاربرد وسیع و گسترده این اتصال دائمی، جوشکاری را به یک فرآیند مطلوب و مورد توجه محققین و صنعتگران بدل ساخته است. اگر مجموعه مثال‌های کاربردی آباکوس را دنبال کرده باشید، با مدل‌سازی انتقال حرارت در جوشکاری بوسیله نرم افزار آباکوس آشنا شده‌اید. در آموزش “مدل‌سازی و تحلیل جوش T شکل در آباکوس” قصد داریم تا به تحلیل اجزای محدود یک اتصال T شکل یا متقاطع در نرم افزار Abaqus بپردازیم. پیشنهاد می کنیم آموزش این موضوع جذاب را از دست ندهید.

صورت مسئله مدل‌سازی و تحلیل جوش T شکل (T Joint Weld) در آباکوس

 دو قطعه فولادی با مشخصات مکانیکی معلوم را در نظر بگیرید که بوسیله جوش به یکدیگر متصل شده‌اند. قصد داریم سازه را تحت بارگذاری مکانیکی قرار داده و رفتار آن را در نرم‌افزار Abaqus مورد واکاوی قرار دهیم. کانتور تنش سازه تحت این بار را بدست آورید.

 ◄حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک – مهندسی مواد (متالورژی) – مهندسی صنایع – مهندسی عمران

حل مسئله مدل‌سازی و آنالیز جوش T شکل در Abaqus

با توجه به شکل بالا و ماهیت سه بعدی مسئله، نسبت به ایجاد ترسیمه مورد نظر برای سطح مقطع قطعه اقدام کنید. برای این منظور از محیط Part مدلی سه بعدی و تغییرشکل‌پذیر در نظر بگیرید. با استفاده از مجموعه نقاط (0,0)، (450,0)، (450,16)، (230,16)، (230,141)، (220,141)، (220,16) و (0,16) ترسیمه مربوط به سطح مقطع را ایجاد کرده و قطعه را در راستای محور Z به اندازه 150 واحد امتداد دهید (ابعاد بر حسب mm تعیین شده است).

نوع اتصال در این مسئله، از نوع جوش گوشه‌ای یا در اصطلاح Fillet است، لذا با استفاده از ابزار مشخص‌شده در شکل زیر در محیط Part محل اتصال دو قطعه از دو طرف را به اندازه 7.07 واحد پخ بزنید تا ساق جوش ایجاد شود.

به ماژول Property رفته و خواص الاستیک و چگالی رایج برای فولاد را وارد کنید (مدول یانگ 200GPa، نسبت پواسون 0.3 و چگالی 7800Kg/m^3). سپس سطح مقطعی از نوع Solid همگن برای جسم ایجاد کرده و به آن اختصاص دهید.

مدل‌سازی دو قطعه جوش شده را با مونتاژ در محیط Assembly ادامه داده و برای تعریف نوع حلگر وارد ماژولStep شوید. در مجموعه مطالب آموزشی نرم افزار آباکوس، در خصوص بارهای استاتیکی و دینامیکی با شما عزیزان صحبت کردیم (آموزش نحوه اعمال بار به قطعه در آباکوس). بارگذاری وارده بر این مسئله از نوع استاتیکی و تدریجی است، لذا حلگری از نوع Static, General ایجاد کرده و پیش فرض‌های موجود را بپذیرید.

مطابق روند حل مسئله در نرم‌افزار آباکوس، به ماژول Load رفته و مطابق تصاویر زیر به اعمال بارگذاری مورد نظر در سطوح مشخص شده بپردازید.

سپس لبه سمت چپ و راست ورق پایین را در تمامی جهات و لبه سمت راست را در جهت Y مقید کنید.

ایجاد یک شبکه اجزاء محدود با اندازه دانه مناسب در ماژول Mesh، آخرین گام پیش از ارسال مسئله برای حل خواهد بود. تصویر زیر، کانتور تنش سازه در اثر بارگذاری مذکور را نشان می‌دهد.

مسئله را با بارگذاری‌های متنوع حل کرده و کانتور تنش را در نقاط بحرانی با هم مقایسه کنید. به نظر شما وضعیت بحرانی برای سازه در کدام حالت از بارگذاری و شرایط مرزی رخ خواهد داد؟

منبع : آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک