اندازه گيري تجربي و اجزاء محدود تنش پسماند حاصل از جوشكاري ورق آلومينيومي و بررسي تاثير آن بر روي مقادير فركانس طبيعي

Experimental measurements and finite element residual stress caused by welding aluminum sheets and investigating its effect on natural frequency values

جوش كاري در صنايع هوافضا از اهميت بسياري برخوردار بوده و در اتصالات سازه هاي هوافضايي كاربرد فراواني دارد. از مشكلاتي كه اغلب صنايع كشور با آن مواجه اند تنش پسماند ناشي از فرآيند جوش كاري است. تنش پسماند در نواحي اطراف جوش مي تواند باعث ايجاد و رشد ترك شود به همين علت شناخت و بررسي آن در سازه هاي جوش كاري شده ضروري مي باشد. روش هاي مختلفي براي اندازه گيري تنش پسماند وجود دارد. در اين مقاله به معرفي انواع روش هاي آزمايشگاهي و عددي در جهت تعيين تنش پسماند پرداخته شده است. سپس به كمك فرآيند جوش آرگون دو ورق آلومينيومي از جنس آلياژ 6061-T6 به يكديگر متصل شده و تنش هاي پسماند حاصله به روش سوراخ كاري به دست آمده است. جوش كاري به صورت دو پاسه صورت گرفته و توسط جوش نقطه اي ابتدا، انتها و وسط خط جوش براي جلوگيري از جابجايي ورق ها به يكديگر متصل شده اند. همچنين فرآيند جوش كاري دو ورق آلومينيومي مذكور به صورت سه بعدي در نرم افزار اجزاء محدود آباكوس شبيه سازي شده و تنش هاي پسماند استخراج شده است. تمامي شرايط در تحليل اجزاي محدود مشابه شرايط جوشكاري در آزمايشگاه در نظر گرفته شده است، نتايج حاكي از دقت بالا در مدل سازي اجزاي محدود فرآيند جوش كاري دارد. در نهايت تاثير حضور تنش هاي پسماند در مقادير فركانس هاي طبيعي مورد بررسي قرار گرفته شده است.

Welding is very important in the aerospace industry and widely used in aerospace structures. One of the problems that most industries are facing is created residual stress by the welding process. Residual stresses in the surrounding areas of welding can cause cracks and crack growth so identify and evaluate of residual stresses in the welded structures is necessary. There are different methods for determining the residual stress. In this paper, the laboratory and numerical methods were presented for determining the residual stress. Then, the welding process of two aluminum sheets of 6061-T6 alloy has been done and the residual stresses have been obtained by drilling method. Welding is done in two passes and by spot welding the first, the end and the middle of the weld line are connected to prevent the sheets from moving. Also, the welding process of the two aluminum sheets was simulated in 3D in the ABAQUS finite element software and the residual stresses were extracted. All conditions in the finite element analysis are similar to the welding conditions in the laboratory. Results show high accuracy in the modeling of finite element processes in the welding process. Finally, the effect of residual stress in the value of natural frequencies is studied.