ی از اتـصال سـربهسـر مـدل شـد. نحـوه المانبندی مدل و دسـتگاه محورهـای مختـصات در شـکل (۵) نشان داده شده است. همان گونه که مشاهده میشود بـا نزدیـکشدن به خط جوش، به دلیل وجود گرادیانهای دمـایی و تنـشیشدیدتر و در نتیجه نیـاز بـه دقـت بـالاتر، ازالمان هـای ریزتـریاستفاده شده اسـت. تعـداد المان هـا در ایـن مـدل ۴۷۰۴ اسـت .
شبکه بندی در حل گرمایی و مکانیکی به صورت دسـتی انجـامشده است. جنس فلز پرکننده، مشابه فلز پایه در نظر گرفته شدهو درنتیجه خواص گرمایی و مکانیکی فلز جوش مشابه فلز پایهاست. به منظور اضافه کـردن فلـز پرکننـده، از خاصـیت تولـد ومرگ المانها استفاده شده است.
از آنجا که ماهیت تنشهای پـسماند ناشـی از جوشـکاری ازنوع تنشهای گرمایی بوده و مـستلزم در نظـر گـرفتن میـدانهای گرم ایی و س ازهای اس ت، از ای نرو در ای ن تحقی ق تحلی ل غیرکوپله انجام گرفته است. بدین صورت کـه نتـایج حاصـل ازتحلیل گرمایی به عنـوان بـار ورودی در تحلیـل مکـانیکی واردشده است.

۴-۱- تحلیل گرمایی
المان مورد استفاده در تحلیل گرماییSOLID90 اسـت کـهیک المان ۳ بعدی با ۲۰ گره و یک درجه آزادی حرارتی در هرگره است. بارهای مورد نظر را میتوان بر روی گرهها و یا خودالمان اعمال کرد. جابـهجـایی یـا شـار گرمـای ی و تشعـشعی رامیتوان به عنوان بارهای سطحی روی سطوح المان و نرخ تولیدگرما را به صورت بار حجمی روی گـره هـا اعمـال کـرد. یکـیدیگر از ویژگیهای خاص این المان، دارا بودن خاصیت مـرگ وتولد است . مدل منبع گرمـای ی مـورد اسـتفاده، مـدل دو بیـضیگلداک است کـه بـا اسـتفاده از زبـان برنامـهنویـسی پـارامترینرم افزار اعمال شده است.
برای شرایط مرزی گرمایی در خط مرکزی جوش بـه دلیـلتقارن شار صفر و در سایر سطوح خارجی لوله، هـر دو حالـتتشعشع و جابه جایی در نظر گرفته شـده اسـت. کـاهش دمـا ازطریـق تشعـشع در دماهـای بـالا و نزدیـک قـوس و از طریـق جابــه جــایی در دماهــای پــایین و در منــاطق دور از قــوسحکمفرماست. با تعریف ضریب انتقال گرمای ترکیبی وابسته بهدما، شرایط مرزی برای هـر دو حالـت تشعـشع و جابـهجـاییتعریف میشود. این ضـریب ترکیبـی بـه صـورت معادلـه زیـراستفاده شده است [۷] ۱:
hh11=0=0.0668231TT- Wm82 1 Wm-2 ºC 0 < T < 500°C -2 ºC T > 500°C (٩)
./

1436370-2158575

شکل۶- تغییرات خواص ترموفیزیکی بر حسب دما برای سوپرآلیاژ اینکولوی۸۰۰ .
از آن جا که سطح داخلی لوله در تماس با گاز آرگون قرار دارد،از این رو مقدار ضریب انتقال گرمای جابه جایی بـرای آن مقـدارثابت h2= ۲۰ Wm-2 ºC در نظر گرفته شده است.
در شکل (۶) نمودار تغییرات خواص گرمایی فلز بر حـسبدما آورده شده است. چگالی فلز مقدار ثابـت 3Kg/m ۸۰۰۰ درنظر گرفته شده است. محـدوده تغییـر فـاز بـا تعریـف منحنـیانتالپی- دما مشخص شده است. بـرای در نظـر گـرفتن اتـلافگرمای حاصل از تلاطم فلز مذاب در حوضـچه جـوش، مقـدارضریب هدایت گرمایی در دماهـای بـالا و نزدیـک دمـای ذوبتقریبا دو برابر در نظر گرفته شده است [۵].

۴-۲- تحلیل مکانیکی
مدل المان محدودی که برای تحلیل مکانیکی بـه کـار رفتـهماننـد مـدل گرمـایی بـوده اسـت. در ایـن قـسمت از تحلیـل، تاریخچه دمایی حاصل از تحلیل گرمایی به عنـوان بـار ورودیبه مدل مکانیکی اعمال شده است. المان مـورد اسـتفاده در ایـنقسمت المانSOLID95 بوده است. این المان شامل ۲۰ گـره وسه درجه آزادی در هر گـره شـامل انتقـال در جهـاتy ،x و z میباشد. المان مذکور جهت پلاستیسیته، خزش، تـنش سـختی،تغییرشکلها و کرنشهای زیاد سازگاری دارد. در این تحلیل برای اعمال رفتار تنش-کرنش، قانون سخت شوندگی جنبشی و معیارتسلیم فون مایزز در نظر گرفته شده است.

در شکل (۷) شرایط مرزی مدل مکـانیکی نـشان داده شـدهاست. مطابق شکل مولفههای جابهجاییUy ،Ux وUz در ۸ گرهانتهایی مدل لوله برابر صفر در نظر گرفته شده است. صـفحه ای که از خط مرکزی جوش۸ میگذرد، همان صفحه تقـارن نمونـهاست که تنها یک طرف آن مدل شده است. بنـابراین در صـفحهتقارن 0=z مولفه جابهجایی در جهـتz مقیـد شـده اسـت. در شکل (۸) تغییرات خواص مکانیکی فلز بـر حـسب دمـا آوردهشده است.

۵- نتایج و بحث
۵-۱- نتایج گرمایی تجربی

1747266-1324184

شکل۷- شماتیکی از شرایط مرزی مکانیکی در مدل به صورت دوبعدی.

  • 2