پيش بيني عمر خستگي اتصالات جوش نقطه اي تحت بارگذاري برشي ديناميكي يك سويه

Prediction of fatigue life of spot welding connections subjected to unidirectional dynamic shear load

يكي از عوامل ايجاد سر و صدا در خودروهاي مستهلك، جدايي اتصالات نقطه جوش در اثر پديده خستگي مي باشد. براي تعيين عمر خستگي نقطه جوشها بر روي ورقهاي مورد استفاده در صنعت خودرو سازي در اين تحقيق، عمر خستگي اتصالات جوش نقطه اي براي قطر ناگت 6 ميلي متر تحت بارگذاري برشي ديناميكي يك سويه روي ورق هاي نازك فولادي 12ST مورد بررسي قرار گرفته و اثر ضخامت و گام نقطه جوش ها طبق استاندارد 006C-G نسبت به يكديگر ارزيابي شده است. براي اين منظور نمونه تست طبق استاندارد 50165 DIN انتخاب و در تحليل المان محدود جهت تحليل استاتيكي از نرم افزار آباكوس استفاده و براي تخمين عمر خستگي نقطه جوش از نرم افزار اف اي - سيف و نمودار استاندارد 1998ASME براي فولاد استفاده گرديد. عمر خستگي براساس تنش و معيارهاي گودمن و گربر بدست آمد. جهت آزمايش خستگي از دستگاه تست خستگي كه توسط نويسندگان اين مقاله طراحي شده است، استفاده شد. نتايج نشان مي‌دهد كه خروجي المان محدود معيار گربر با نتايج آزمايشات تطابق خوبي دارد. همچنين نتايج المان محدود نشان مي دهد كه با افزايش ضخامت، استحكام و عمر خستگي افزايش مي يابد. از ديگر نتايج بدست آمده مي توان به عدم تاثير گام نقطه جوش در حالت متقارن روي عمر خستگي اشاره نمود. از مهمترين خروجي‌هاي اين پژوهش، نمودار تنش – عمر براي نقطه جوش با قطر ناگت 6 ميلي‌متر روي ورق 12ST مي‌باشد كه مي‌تواند در صنعت خودروسازي مورد استفاده طراحان قرار گيرد و موجب كاهش زمان توليد و افزايش راندمان گردد.

Disjoining of spot welds in steel sheets because of fatigue failure is one of the main reasons for noise in used cars. Fatigue life of spot welding connections of ST12 steel sheets, used in car industry, with 6mm nugget diameter and subjected to uniaxial dynamic shear load is studied and determined in this research. Sheet thickness and other spot welding parameters including weld pitch are considered and compared according to C-G006 standard utilizing the test sample selected according to DIN50165 standard. ABAQUS and FE-SAFE software is used for static and fatigue life analysis respectively. To generate Stress-Number of life cycle (S-N) diagram, the equivalent fully reversed load is determined using Goodman and Gerber theories since the applied load is unidirectional. The resultant finite element results were verified experimentally by a fatigue test machine designed and manufactured during this study by the authors. The finite element results showed a good agreement with Gerber criterion and it was concluded that with increase in sheet thickness, both static strength and fatigue life would be increased. The results also indicate that the weld pitch has no effect on fatigue life. Stress–life graph for 6mm nugget diameter spot weld on ST12 sheet is the most important output of this research that can be used in automobile industry.