مدل‌سازی الاستیک-پلاستیک تنش‌های پسماند ناشی از جوشکاری لیزری در سازه‌های هوافضا

نوع مقاله: سایر مقالات

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه ارومیه

2 دانشیار، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه ارومیه

چکیده

یکی از مناسب‌ترین فناوری‌های اتصال جوشکاری با اشعه لیزر است که در این نوع جوشکاری به دلیل انرژی موضعی کمتری که در محل جوش اعمال می‌شود، اعوجاج کمتری به وجود می‌آید، محل جوش استحکام بالایی را دارا بوده و فرایندی با سرعت بالا می‌باشد. رشد صنعت هواپیما در کاهش وزن سازه‌های هوافضا منجر به معرفی جوشکاری لیزری در ساخت سازه‌های هوافضا با تقویت‌کننده‌ها به جای اتصالات پرچ شده است. در این مقاله یک مدل تحلیلی برای محاسبه تنش‌های پسماند ناشی از جوشکاری لیزری ارائه گردیده و نتیجه به دست آمده با نتایج عددی اعتبارسنجی شده است.
هدف از این تحقیق مطالعه توزیع تنش پسماند عرضی صفحات ساخته‌شده از آلومینیوم آلیاژ 6061-T6 می‌باشد که در ساخت پنل‌های بدنه هواپیما به‌کاربرده می‌شود. نتایج نشان می‌دهد در صورتی که حداکثر تنش اعمال‌شده در قطعه‌کار کمتر از تنش تسلیم ماده باشد، نفوذ پلاستیک در قطعه به وجود نمی‌آید که در این شرایط تنش پسماند نیز وجود نخواهد داشت. مشخص شده است که بزرگ‌ترین تنش‌ها در نزدیکی سطح صفحه گسترش پیدا می‌کنند اما این تنش‌ها به سرعت کاهش‌یافته و در سطوح پایین‌تر تقریباً به صفر می‌رسند. ماده الاستیک-پلاستیک ایده آل فرض شده است. مطابقت خوبی بین نتایج محاسبه شده و عددی به دست آمده است .

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Labeas G, Diamantakos I (2013) Laser beam welding residual stresses of cracked T-joints. Theor Appl Fract Mec 63-64: 69-76.

[2] Zain-ul-abdein M, Daniel N, Jullien J, Deloison D (2010) Experimental investigation and finite element simulation of laser beam welding induced residual stresses and distortions in thin sheets of AA 6056-T4. Mater Sci Eng A 527: 3025-3039.

[3] Schubert E, Klassen M, Zerner I, Walz C, Sepold G (2001) Light-weight structures produced by laser beam joining for future applications in automobile and aerospace industry. J Mater Process Tech 115: 2-8.

[4] Yang Z, Tao W, Li L, Chen Y, Li F, Zhang Y (2012) Double-sided laser beam welded T-joints for aluminum aircraft fuselage panels: process, microstructure, and mechanical properties. Mater Design 33: 652–658.

[5] Moraitis G, Labeas G (2008) Residual stress and distortion calculation of laser beam welding for aluminum lap joints. J Mater Process Tech 198: 260-269.

[6] Ranatowski E, Ciechacki K (2010) Mathematical modelling of laser welding in shipbuilding. Sci J 24(96): 80–87.

[7] Ranatowski E (2010) Problems of welding in shipbuilding. Part I: Theoretical basis of modelling and an analytical assessment of heat sources models. Pol Marit Res 1(64): 75-79.

[8] Lee H, Wu  Jia (2009) Correlation between corrosion resistance properties and thermal cycles experienced by gas tungsten arc welding and laser beam welding Alloy 690 butt weldments. Corros Sci 51:733-743.

[9] Yang L, Xiao Z (1995). Elastic-plastic  modelling of  the  residual  stress  caused  by  welding. J Mater Process Tech 48: 589-601.

[10] Zimmerman J, Wlosinski W, Lindemann Z (2009) Thermo-mechanical and diffusion modelling in the process of ceramic–metal friction welding. J Mater Process Tech 209: 644-653.

[11] Kong F, Ma J, Kovacevic R (2011) Numerical and experimental study of thermally induced residual stress in the hybrid laser–GMA welding process. J Mater Process Tech 211: 1102-1111.