بهينه سازي تنش‌هاي پسماند ناشي از جوشكاري سر به سر جرقه‌اي ريل UIC60 خطوط راه آهن با هدف افزايش عمر خستگي

دكتري

جوشكاري سر به سرجرقه اي يكي از انواع جوشكاري به منظور ايجاد خطوط راه آهن جوشكاري شده پيوسته است كه شامل گرمايش الكتريكي و فورج هيدروليكي مي‌باشد. براي شبيه سازي دقيق اين فرآيند جوشكاري يك مدل اجزاء محدود كوپل شده حرارتي- متالورژيكي-مكانيكي در آباكوس با درنظرگيري تغيير فاز ماده استفاده مي‌شود. در اين تحقيق همچنين، مطالعات تجربي، از جمله روش ترموگرافي، متالوگرافي و سختي سنجي براي تعيين مشخصات ريل UIC60 جوش داده شده انجام مي‌شود. با مطالعه شكست اين جوش‌ها مشخص شد محل شروع ترك و شكست ريل در محل جان و در ناحيه تحت تأثير گرما مطابق با همان مكاني است كه حداكثر تنش پسماند كششي با شبيه سازي عددي محاسبه مي‌شود. مدل ارائه شده قادر به پيش بيني محل‌هاي بحراني ناحيه تحت تأثير گرما از لحاظ تنش پسماند كششي به منظور جلوگيري از جوانه زني، رشد ترك و شكست مي‌باشد. بر اساس نتايج عددي و تجربي به دليل تنش پسماند كششي زياد و مقدار سختي كم در قسمت جان منطقه مركزي ناحيه تحت تأثير گرما احتمال شروع ترك در اين منطقه بسيار بالا مي‌باشد. در اين كار به منظور ايجاد فرآيند جوشكاري ريل مطلوب و كاهش احتمال شكست و خرابي در جوش، مؤثرترين پارامترها حين و پس از فرآيند جوشكاري ، با استفاده از كوپل الگوريتم رقابت استعماري و پايتون بهينه سازي مي‌شوند تا تنش‌هاي پسماند كششي بحراني در جوش كاهش و نهايتاً عمر جوانه زني ترك افزايش يابد. نرخ سرد شدن بهينه نسبت به نرخ سرد شدن معمولي، اثر كاهشي حداقل حدود 63 و 38 درصدي به ترتيب بر تنش پسماند كششي عمودي و طولي (بر حسب فاصله از خط جوش) در جان ريل جوشكاري شده و حداقل حدود 7 و 24 درصدي به ترتيب بر تنش پسماند كششي جانبي و طولي در سطح پاييني پاشنه ريل جوشكاري شده دارد. لازم به ذكر است با بهينه سازي انجام شده افزايش حدود 87 درصدي عمر جوانه زني ترك در محل بيشينه تنش پسماند در جان ريل جوشكاري شده مشاهده مي‌شود.

204742

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي راه آهن-مهندسي ماشينهاي ريلي

دكتر پريسا حسيني تهراني