نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشیار، دانشکده مهندسی دریا، دانشگاه صنعتی امیر کبیر

3 استادیار، دانشکده مکانیک، دانشگاه گیلان

چکیده

در این مقاله تاثیر ترتیب جوشکاری بر روی مقدار و چگونگی تغییرشکل‌های حاصل از جوشکاری قوسی با گاز محافظ( GAMW) در سازه عرشه کشتی به روش المان محدود به صورت عددی مدل و شبیه سازی شده است. بدین منظور ابتدا یک مدل حرارتی سه بعدی به کمک نرم افزار المان محدود Ansys ایجاد کرده و مورد بررسی قرار گرفته است. برای اعمال حرارت منبع حرارتی در حین جوشکاری یک کد ماکرو بر اساس مدل گلداک در محیط نرم افزار برنامه نویسی شده است.سپس بوسیله تحلیل مکانیکی در محیط نرم‌افزار تغییرشکل‌ها بدست می‌آید. شرایط مدل سازی بصورت سه بعدی، گذرا و غیر خطی می باشد. برای اضافه نمودن فلز جوش در حین جوشکاری از تکنیک تولد و مرگ المان ها استفاده شده است. به علت گرادیان دمایی بالا در ناحیه جوش، خواص حرارتی و مکانیکی ماده به صورت متغیر با دما لحاظ گردیده است. در ادامه به منظور بررسی دقیق‌تر مقدار و چگونگی تغییرشکل‌های حاصل شده، تاثیر ترتیب‌های مختلف جوشکاری در خطوطی بر روی مدل مورد ارزیابی قرار گرفته است. در نهایت مشخص شده است که ترتیب‌های مختلف جوشکاری با توزیع حرارت گوناگون روی سازه باعث بوجود آمدن تغییرشکل‌های متفاوت می‌شوند. این تغییرشکل‌ها نه تنها مقادیر مختلفی دارد، بلکه فرم آنها نیز با یکدیگر متفاوت است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation on the effect of welding sequence on welding distortion in ship deck structure

نویسندگان [English]

  • n azad 1
  • M iranmanesh 2
  • Armin rahmati 3

1 maritime engineering, Amirkabir university of Technology, Tehran, Iran

2 Amirkabir university

3 Guilan university

چکیده [English]

In this paper, the effect of welding sequence on the magnitude and shape of distortion in ship hull structure is investigated. The simulation consists of sequentially coupled thermal and mechanical analyses using an element birth and death technique to model the addition of welding metal to the work piece. Thermal distribution in steel ship hull structures welded by gas metal arc welding is investigated using 3D finite element method (FEM) in ANSYS commercial code. A macro code programmed based on Goldak model is developed to apply thermal loading generated by the heat sources. The analyses are planned to be performed for 3D, transient and nonlinear conditions. In continue to exact investigation the effect of welding sequence on the magnitude and shape of distortion in ship hull structure, evaluation of the results are drawn on lines. Finally, it clearly found significant features of distortion, where not only the magnitude but also the deformed shape of welding distortion is obviously different.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Welding sequence
  • Thermal simulation
  • deformation
  • Finite element
  • ship hull structure

[1] Zhili,F.”Processes and Mechanisms of Welding Residual Stress and Distortion”,CRC Press.,2005.

[2]Messler,R.”Principles of Welding: Processes, Physics, Chemistry and Metallurgy”, 1999.

[3]F.W.Brust, PaulScott,”Weld Distortion Control Methods and Applications of Weld Modeling,(2007).

[4] C.L. Tsai , S.C. Park and W.T. Cheng “ Welding Distortion of a Thin-Plate Panel Structure” Welding Research Supplement (1999).

[5] Michaleris, De Biccari, "Prediction Of Welding Distortion" 1999.

[6] Voutchkov, "Weld Sequence Optimization: the Use of Surrogate Models For Solving Sequential Combinatorial Problems", 2005.

[7] Yusuf Ozcatalbas , H. Ibrahim Vural “Determineation of optimum welding Sequence and distortion forces in steel lattice beams” journal of materials processing technology  (2009).

[8] Isaac Hernandez Arriaga,” Welding Sequence Analysis”, PHD. Thesis,2009.

[9] Deng Dean, MurakawaHidekazu, MA Ninshu,  SerizawaHisashi, "Application of inherent deformation and interface element to prediction of welding distortion during assembly process" 2010.

[10] Liam Gannon, Yi Liu, Neil Pegg, Malcolm Smith,”Effect of Welding Sequence on Residual Stress and Distortion in Flat-bar Stiffened Plates”,2010.

[11] Tobias Schenk, "Modelling of Welding Distortion The Influence of Clamping and Sequencing" 2011.

[12] Biswas, P., Anil Kumar, D., Mandal, N. R., and Mahapatra M. M., "A Study on the Effect of Welding Sequence in Fabrication of Large Stiffened Plate Panels", J. Marine. Sci. Appl, 2011.

[13] Chen, B.Q., Soares, G., "Effect of welding sequence on temperature distribution, distortions, and residual stress on stiffened plates" Int J AdvManufTechnol, 2016.

[14] McPherson, N. A., Galloway, A. M., McGhie, W., "Thin plate buckling mitigation and reduction challengs for naval ships" Journal of Marine Engineering & Technology, 2014.

[15] Chen, Zh., Chen, Zh., Shenoi, R.A.," Influence of welding sequence on welding deformation and residual stress of a stiffened plate structure" Ocean Engineering,2015.

[16]ایرانمنش، مهدی، آزاد، نوید"بررسی تاٌثیر ترتیب جوشکاری روی کاهش اعوجاج و تنش پسماند در سازه کشتی"چهارمین همایش ملی صنایع فراساحل، اردیبهشت90.

 [17]ایرانمنش، مهدی، آزاد، نوید"شبیه سازی عددی نحوه توزیع دما در جوشکاری و تاثیر ترتیب جوشکاری در توزیع حرارت و مقدار اعوجاج"سیزدهمین همایش صنایع دریایی، آبان90.

[18]ایرانمنش، مهدی، آزاد، نوید، ذبیح پور، محمود"تدوین الگوریتم نوین جوشکاری بر اساس شبیه­سازی حرارتی با هدف حصول به اعوجاج کمینه در ورق­های T شکل بدنه­ی شناورها"چهاردهمین همایش صنایع دریایی، دی91.

[19]ایرانمنش، مهدی، آزاد، نوید "مطالعه و بررسی تاثیر ترتیب جوشکاری روی تغییرشکل­ها و تنش­پسماند سازه کشتی بر مبنای آنتروپی تولیدی" هجدهمین همایش صنایع دریایی، مهر 95.

[20] Iranmanesh, M., Azad, N., Zabihpoor, M., "A new algorithm on Welding Process of T-Shaped Platesin Ship Hull Structure to minimize distortion based on Thermal Simulation", Taylor & Francis, Ships and offshore structure,2014.

[21] Goldak, J., Chakaravarti, A. and Bibby, M., “A New Finite Element Model for Welding Heat Sources”,Metallurgical Transactions B, Vol. 15B, pp.299-305, 1984.

[22] Keivani, R., Jahazi, M., Pham, T., Khodabandeh, A., Afshar, M., "Predicting residual stresses and distortion during multisequence welding of large size structures using FEM" The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 73 (1-4), 409-419. 2014.