بررسی اثر تنش‌های پسماند بر رفتار اتصالات صلب جوشی در سازه‌های فولادی
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی XML
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22631/ICCECONF.2017.14833.1018
نویسندگان
1آمل خیابان شهید بهشتی اندیشه 43 پلاک 3
2استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه شمال، آمل
چکیده
در طراحی اتصالات فولادی از اثرات تنش‌های پسماند حاصل از جوشکاری عمدتاً صرف‌نظر می‌گردد. در‌حالی‌که میزان تنش‌های پسماند گاهی از مقدار استحکام تسلیم فلز پایه هم فزونی می‌یابند. در این پژوهش به‌صورت خاص، اثر تنش‌های پسماند به‌عنوان مقوله‌ای کمتر پرداخته شده در سازه‌های فلزی، به‌منظور بررسی رفتار یک اتصال صلب مورد توجه قرار گرفته است. ابتدا مدل اجزا محدود مربوط به جوشکاری گوشه ورق‌های فولادی استحکام بالا Q460GJ بال به جان، در نرم‌افزار سیموفکت ولدینگ شبیه‌سازی شد و با نتایج مقاله بویانگ و همکاران که بر اساس روش مقطع‌زنی بود اعتبار‌سنجی شد که انطباق قابل‌قبولی بین نتایج تجربی و عددی وجود داشت. با مقایسه مقادیر حداکثر تنش‌های پسماند در بال‌ها و جان تیر مشخص گردید که حداکثرتنش‌های کششی و فشاری جان به ترتیب %30 و %84 درصد از مقدار متناظر آن در بال‌ها بالاتر است. سپس با استفاده از مدل المان محدود اعتبار‌سنجی شده از مرحله قبل، نمودار لنگر-دوران دو نمونه اتصال عددی در حالت‌هایی که اثرات تنش‌های پسماند در نظر گرفته و بدون آن مدل‌سازی شدند. نمونه با تنش‌های پسماند شامل جوش‌های شیاری ورق روسری و جوش‌های گوشه مربوط به ورق‌های برش‌گیر جان و زیرسری بود. در صورتی‌که تنش پسماند حاصل از جوشکاری در نظر گرفته شود صلبیت اتصال در مقایسه با حالتی‌که در نظر گرفته نشود، %65/7 کاهش می‌یابد.هم‌چنین شکل‌پذیری نسبت به حالت بدون تنش پسماند %25 کاهش می‌یابد. همین‌طور میزان سختی اولیه، لنگر نهایی و حداکثر دوران آن در حالت با تنش پسماند نسبت به حالت بدون آن به‌ترتیب %193 ، %31 کاهش و 130% افزایش می‌یابد.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Investigation of residual stress effect on welding rigid connections in steel structures
Authors
Abstract
The effects of welding residual stress are largely ignored in the design process of steel structure. While the amount of residual stresses at times exceeds of basemetal yeild strength. In this research, the effect of residual stresses as apeculiar importance of matter in steel structures has been considered in order to investigate the behavior of a rigid connection. At first, the finite element model of high-strength Q460GJ steel welded flang to web was simulated in Simufact Welding simulation software. The predicted final residual stresses in the parts from the FEM are verified through comparison with experimental measurements. By comparing the maximum amount of residual stresses in the flangs and the web, it was found that the maximum tensile and compressive stresses of web were more about 30% and 84% than the amount concerned to flangs, respectively. Then, by using the validated FEM from the previous step, the moment-rotation diagrams of two numerical joints were modeled in the two conditions; considering the effects of the residual stresses and without it. Samples with residual stresses, including flang to column stiffener groove welds and fillet welds regard to web stiffeners and bolted flang plates. Providing that the welding residual stress is considered, the connection rigidity decreases by 7.83% compared to the non-residual stress state. In addition, the initial stiffeness, final moment, and maximum rotation in the residual stress considering state versus the non-residual state, respectively, increased by 65%, 31% and increased by 130%.
Keywords
Welding, Residual Stress, rigid connection, finite element