طراحی بهینه هندسه و تحلیل المان‌محدود تنش در اتصال جوشی رینگ تقویتی داخلی به مخزن استوانه‌ای از جنس آلومینیوم پر استحکام

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

چکیده

طراحی سازه‌های پرتابی هوایی نیازمند وزن کمینه و در نتیجه طراحی بهینه است. مخازن جدار نازک استوانه‌ای یکی از پر کاربردترین این سازه‌ها می‌باشند، که بهترین راه برای کاهش وزن این مخازن استفاده از رینگ‌های تقویتی است. در این پژوهش ابتدا بهینه‌سازی ابعاد رینگ تقویتی داخلی مخزن آلومینیومی تحت فشار، باهدف کمینه کردن وزن سازه به روش الگوریتم ژنتیک متصل به شبکه عصبی مورد مطالعه قرارگرفته است. در زمینه ایجاد اتصال بین تقویت‌کننده‌ها و مخزن، جوشکاری یکی از انعطاف‌پذیرترین روش‌ها است. اما دارای اثراتی همچون تنش‌های پسماند و اعوجاج بوده که می‌توانند باعث نقص در سازه ‌شوند. به همین منظور در قسمت دوم به‌منظور بررسی این اثرات از تحلیل المان‌محدود استفاده‌شده است. نتایج تحلیل نشان داد که رینگ تقویتی T شکل دارای بهترین جواب بوده که ابعاد بهینه آن تعیین و گزارش شده است. همچنین مشخص گردید که بزرگی تنش‌های پسماند در حد نصف تنش تسلیم فلز پایه بوده و در منطقه جوش، تنش پسماند محیطی کششی و تنش پسماند محوری در داخل مخزن کششی و در سطح خارجی فشاری می‌باشد. اثر خال‌جوش‌ها روی توزیع تنش به صورت قله‌های تنش نمایان شدند و اثر آن‌ها روی رینگ تقویتی و روی توزیع تنش محیطی بیشتر بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Dwight J) 1999 (Aluminum design and construction, Taylor & Francis Group.

[2] Mathers G) 2002 (The welding of aluminum and its alloys. Woodhead Publishing Ltd.

[3] Morrow WM, Schmit LA (1968) Structural synthesis of a stiffened cylinder. NASA CR.

[4] Papadrakakis M, Tsompanakis Y, Lagaros ND (1999) Structural shape optimization using evolution strategies. Eng Opt Jour 31: 515–540.

[5] Sadeghifar M, Bagheri M, Jafari A (2010) Multiobjective optimization of orthogonally stiffened cylindrical shells for minimum weight and maximum axial buckling load. Thi Wal Struct 48: 979–988.

[6] Damodar RA, Navin J (2001) Optimal design of grid stiffened panels and shells with variable curvature. Compos Struct 53: 173–80.

[7] Bagheri M, Jafari AA (2007) Multi objective optimization of orthogonally stiffened cylindrical shells for buckling loads. Int Conf on Multidis Des Opt and App. Besancon, France.

[8] Sattari-Far I, Farahani M (2009) Effect of the weld groove shape and pass number on residual stresses in butt welded pipe. Int Jour Pres Ves and Pip 86: 723–731.

[9] Teng T, Cheng L (1998) Effect of welding conditions on residual stresses due to butt welds. Int Jour of Pres Ves and Pip 75: 857–864.

[10] Brickstad B, Josefson B (1998) A parametric study of residual stresses in multi-pass butt-welded stainless steel pipes. Int Jour of Pres Ves and Pip.75: 11–25.

[11] منهاج م ب (1389) هوش محاسباتی. مرکز نشر دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

[12] عطارها م ج (1388) تحلیل المان محدود جوش ذوبی به منظور تعیین یک سیستم مانیتورینگ دما جهت کنترل کیفیت جوش در حین جوشکاری. پایان نامه کارشناسی‌ارشد مهندسی مکانیک. دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

[13] Kamala V, Goldak J (1993) Error due to two dimensional approximations in heat transfer analysis of welds. Wel Jour 72(9):440–446.

 

 

[14] Goldak J, Chakravarti A, Bibby M (1984) A new finite element model for welding heat sources. Met Trans 15: 299–305.

[15] Goldak J, Bibby M, Moore J (1986) Computer modeling of heat flow in welds. Met Trans 17(3): 587–600.

[16] Lin M, Eager T (2005) Influence of arc pressure on weld pool geometry. Wel Jour 64(6): 163–169.

[17] Malik AM, Qureshi EM, UllahDar N, Khan I (2008) Analysis of circumferentially arc welded thin-walled cylinders to investigate the residual stress fields. Thi Wal Struct 46: 1391–1401.