بررسی المان محدودی توزیع حرارت در قطعات جوشکاری با استفاده از روش مش تطبیقی

در این مقاله با استفاده از روش المان محدود تطبیقی، به تحلیل حرارتی المان های ورق در حال جوشکاری به منظور دستیابی به یک شبیه ساز فرآیند جوشکاری پرداخته می شود. هدف از این شبیه ساز، کاهش هزینه های آموزش جوشکاری است. با افزایش سرعت محاسبات انتقال حرارت در مقایسه با روش های رایج المان محدود، این روش زمان محاسبات کمتری دارد و توسعه شبیه ساز را امکان پذیر می کند؛ لذا از آن به عنوان موتور فیزیکی شبیه ساز جوشکاری استفاده خواهد شد. مهم ترین پارامتر در تحلیل بلادرنگ سرعت محاسبات، دقت است؛ لذا روش مش تطبیقی در حالت پالایش-اچ استفاده، تحلیل حرارتی فرآیند به روش مش ثابت و مش تطبیقی انجام می شود. در ابتدا به حل معادله حرارتی پرداخته شده، سپس ماتریس سختی، ماتریس ظرفیت و سایر پارامترها به دست آورده می شود؛ همچنین المان ها به صورت تتراهدال 3 بعدی به کمک 3 مختصه خود درنظر گرفته می شوند. برای اعمال شار حرارتی ناشی از قوس جوشکاری، از مدل قوسی پایولیک استفاده می شود. پارامترهای مورد مطالعه در معادلات، ولتاژ، جریان، سرعت جوشکاری و خصوصیات ورق جوشکاری هستند که به صورت متغییر با دما در نظر گرفته شد. مقایسه زمان و دقت نتایج به دست آمده سیکل حرارتی حاصل از جوشکاری الکترود دستی به روش مش تطبیقی نشان می دهد که کاهش مطلوب زمان محاسبات، تاثیر نامناسبی بر دقت نتایج حاصل نمی گذارد.

Keywords:

تحلیل عددی , انتقال حرارت , المان محدود , مش تطبیقی , شبیه ساز جوشکاری