فرزاد تتتر - دانشکده فنی و مهندسی
دانشگاه بوعلی سینا
دانشکده مهندسی
گروه مهندسی مکانیک
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی
عنوان:
تنشگیری در قطعات با استفاده از ارتعاش
استاد راهنما:
دکتر امیرحسین محمودی
استاد مشاور:
دکتر علیرضا شوشتری
اساتید داور:
دکتر علی علوینیا
دکتر عباس پاک
نگارش:
فرزاد تتر
26 شهریور۱۳۹6 – ساعت 11 سمینار 3 مکانیک
Bu-Ali Sina University
Faculty of Engineering
Department of Mechanics
Thesis Submitted For Master of Applied Design
Title:
A Study of Relieving Stress Using Vibration (Vibratory Stress Relief)
Supervisor:
Dr. Amir Hossain Mahmoudi (Ph. D)
Advisor:
Dr. Alireza Shoushtari (Ph. D)
By:
Farzad Tatar
September, 17, 2017- 11Am- Seminar 3
چكيده: ایجاد تنشهای پسماند در فرآیندهای تولید و تعمیرات امری بدیهی و در عین حال در بیشتر مواقع مضر است. بهعنوان مثال تنشهای پسماند کششی قادرند با اضافه شدن به تنشهای حاصل از بارگذاریهای متفاوت، باعث تسریع در رشد ترکهای موجود در قطعه و درنهایت تسلیم خستگی شوند. به همین دلیل پس از فرآیندهای مذکور باید تنشزدایی صورت گیرد. بهطورکلی امروزه دو روش حرارتی و ارتعاشی برای تنشزدایی وجود دارد. روش ارتعاشی در مقایسه با روش حرارتی دارای مزایایی ازجمله کاهش هزینه، کاهش زمان و صرفهجویی در انرژی میباشد لذا این روش در سالهای اخیر بسیار موردتوجه پژوهشگران و صنعتگران قرار گرفته است.
در پژوهش حاضر اثر ارتعاش تشدیدی روی نمونههای حاوی تنشهای پسماند بهصورت عددی و تجربی بررسی شده است. تنشهای پسماند از طریق فرآیندهای کوئنچ و جوشکاری به ورقهای فولادی اعمال شدند. تنشهای پسماند حاصل از فرآیند کوئنچ بهصورت عددی و تنشهای پسماند ناشی از فرآیند جوشکاری، هم بهصورت عددی و هم بهصورت تجربی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفتند. در هردو فرآیند فوق از روش ارتعاشی برای تنشزدایی ورقهای فولادی استفاده شد. تنشزدایی ارتعاشی با بهرهگیری از یک دستگاه تست تکمحوره انجام شد و نشان داده شد که روشهای ارتعاش تشدیدی در زدودن تنشهای پسماند ورق جوشکاری شده کارساز هستند. این دستگاه از لحاظ بسامد و دامنه ارتعاش دارای محدودیت بود لذا مدل المان محدودی جهت یافتن ابعاد و مکانیزم متناسب با تشدید نمونه برای این دستگاه ایجاد شد و پس از بررسی، ابعاد و مکانیزم ارتعاشی مناسب پیدا شد. سپس با استفاده از روش سوراخکاری مرکزی مقادیر تنشهای پسماند اندازهگیری شد. تنشهای پسماند برآمده از جوشکاری 60 تا 98 درصد آزاد شدند. در ضمن یک لرزاننده مکانیکی تکمحوره بهمنظور ارتعاش قطعات با بسامد بالاتر و دامنه بیشتر ساخته شد. تنشهای پسماند برآمده از جوشکاری بهوسیله این لرزاننده نیز 69 تا 83 درصد کاهش یافتند.
مدلسازی المان محدود با نرمافزار آباکوس انجام شد. شار حرارتی حجمی با استفاده از رابطه گلداک برای شبیهسازی جوشکاری با استفاده از یک زیربرنامه تعریف شد. سرانجام نتایج عددی و تجربی مقایسه شدند و در بیشتر موارد همخوانی خوبی میان آنها بهدست آمد. نتایج عددی و تجربی هردو نشان دادند که تنشهای پسماند در چرخههای نخست ارتعاش آزاد میگردند.
واژههای کلیدی: تنشزدایی ارتعاشی، خطجوش روی ورق، رابطه گلداک، تشدید و آباکوس
Abstract:
Residual stresses evidently occur during manufacturing and repairing processes mostly as an adverse phenomenon. For example tensile residual stresses can increase crack propagation speed by interacting with stresses from different loading. This means that fatigue yielding will be hastened and this is why stress relieving process must be applied to manufacturing and repairing processes. There are two general types of residual stress relieving processes, thermal and vibratory. Vibratory stress relief is more efficient than thermal method in reducing costs, decreasing relieving time and reducing energy consumption. Thus this method has been focused by researchers and manufacturers recently.
In this research the effect of resonant vibration on residual stressed specimens has been studied numerically and experimentally. Residual stresses were induced to steel plates by quenching and welding processes. The study of quenched specimens was numerical and welded specimens was in both numerical and experimental methods. In both above processes, vibratory stress relief was utilized to relieve residual stresses within steel plates. Vibratory stress relief was applied by use of a directional tension/compression instrument; it was shown that vibratory methods are capable of relieving residual stresses from welded plates. This instrument was limited by certain amplitudes and frequencies, so a finite element model was created to find suitable specimen dimensions and vibration mechanism to happening resonance. After studying the finite element results, suitable dimensions and mechanism were found. Then amounts of residual stresses were found by using center hole drilling method. Welded residual stresses were relieved 60 to 98 percent. Moreover, a directional mechanical shaker was created in order to induce higher frequency and bigger amplitude vibrations. Welding residual stresses were also reduced 69 to 83 percent by using this shaker.
Finite element modeling was done with Abaqus software. For simulating welding process, a volumetric thermal flux was defined by using a subroutine. Finally numerical and experimental results were compared and a good agreement was achieved in most cases. Numerical and experimental results both showed that residual stresses will relieve in the first cycles.
Key Words: Vibratory Stress Relief, Bead-on-Plate Welding, Goldak’s Formula, Resonance, Abaqus
بسمه تعالی
1- مشخصات فردی
نام |
فرزاد |
نام خانوادگی |
تتر |
نشانی |
لرستان- پلدختر- کوی پاسداران- خیابان شهریاری- ک3- کد پستی: 6851743179 |
تلفن تماس: 09379196081 |
ایمیل: tatarfarzad@yahoo.com |
2- تواناییهای فردی
ردیف |
توانایی |
توضیحات |
1 |
بکارگیری دانش |
در اکثر پروژههای کاری و تحصیلی، با استفاده از اندوختههای پیشین و خلاقیت توانستهام مسیر پروژه را ادامه دهم. |
2 |
ذوق و خلاقیت |
این ویژگی عنصری جدانشدنی از من و تصمیماتم میباشد. |
4 |
مدیریت زمان |
در بیشتر پروژههای تحصیلی و کاری، معمولاً زودتر از اتمام موعد مقرر پروژه را به اتمام رساندهام. |
5 |
تلاش هدفمند |
پس از حصول اطمینان از درست بودن مسیری که انتخاب کردهام، نهایت تلاشم را برای رسیدن به مقصدم کردهام. |
6 |
روحیه تسلیم ناپذیری |
در دوران دانشجویی به کارگری حین تحصیل نیز روی آوردهام تا بتوانم اندک درآمدی برای کمک هزینه تحصیلی خود داشته باشم. |
8 |
زبان انگلیسی |
توانایی نسبتاً خوب در مهارتهای چهارگانه. |
9 |
آشنایی با نرمافزار |
· توانایی خوب در مدلسازی (Catia و Solidworks) و شبیهسازی (Abaqus). · آشنایی مقدماتی با نرمافزار Matlab. · آشنایی خیلی خوب با نرمافزارهای مجموعه آفیس (Word، PowerPoint و Excel). · آشنایی با مجموعه آموزشهای صنعت پتروشیمی، تعمیرات و نگهداری پمپها، کمپرسورها و تجهیزات دوار، روانکارها، جوشکاری، همراستایی تجهیزات دوار و غیره. |
10 |
بهینه سازی |
تجزیه و تحلیل فعالیتها و نتایج و انتخاب مسیر مناسب پس از چند روز کاری. |
3- سوابق شغلی
ردیف |
محل کار و نام شرکت |
سمت |
توضیحات |
1 |
بندر عباس، آب منطقهای |
سرپرست پروژه |
سرپرستی پروژه پروانهدار کردن 9000 فقره چاه فاقد پروانه بهرهبرداری استان هرمزگان |
2 |
سنندج، نیروگاه سیکل ترکیبی |
متریال من |
انباردار فنی و تحویل وسایل موردنیاز تکنسینها |
3 |
بندرعباس، آب و فاضلاب |
مامور جمعآوری اطلاعات |
جمعآوری اطلاعات فنی مشترکین آب و فاضلاب شهر ایسین |
4 |
تهران، بزرگراه شهید صدر |
آرماتوربند |
اجرای فونداسیون آرماتور موجود در ستونهای بزرگراه |
5 |
اندیمشک، آزادراه خرم-زال |
قالب بند |
اجرای قالب فلزی مخصوص بتنریزی |
4- سوابق تحصیلی
ردیف |
مقطع |
معدل |
توضیحات |
1 |
دیپلم ریاضی و فیزیک |
19٫25 |
نفر اول المپیاد فیزیک شهرستان در دو سال |
2 |
لیسانس مهندسی مکانیک |
14٫75 |
دانشگاه شهید چمران اهواز |
3 |
فوق لیسانس مهندسی مکانیک (طراحی کاربردی) |
16٫53 |
دانشگاه بوعلی سینا همدان (پژوهش آزمایشگاهی و اختراع یک دستگاه) |