تحلیل عددی تغییر شکل تیرهای نورد شده در معرض صاف‌کاری حرارتی

Abstract

ترمیم سازه‌های فولادی به روش صا‌ف‌کاری حرارتی قدمت طولانی دارد اما مطالعاتی در این زمینه در داخل کشور گزارش نشده است. ماهیت فیزیکی این فرآیند، حرارتی- مکانیکی است و اکثر مطالعات صورت ‌‌گرفته نیز شامل بررسی تجربی اعوجاج‌ها و تغییر شکل‌های مکانیکی سازه‌ها و ترمیم به کمک ابزارهای تسریع کننده مانند جک‌‌های هیدرولیک بوده است. در این تحقیق، به تحلیل حرارتی و سازه‌ای این فرآیند روی یک تیر فولادی با مقطع I- شکل بدون اعمال بار خارجی پرداخته شد. مشعل اکسی استیلن به عنوان منبع حرارت، مد نظر بوده و از مدل شار حرارت نرمال گوسی برای مدل‌سازی شار حرارت ورودی از شعله به تیر استفاده شد. تحلیل انتقال حرارت گذرای سه بعدی و تغییر شکل‌های سازه‌ای به روش المان محدود در نرم ‌افزار ANSYS، انجام گرفت و نتایج حاصل از تغییر شکل‌های حرارتی بر اساس میزان دوران پلاستیک در تیر بررسی شدند. همچنین نقش متغیرهای موثری مانند شرایط تکیه‌گاهی، سرعت مشعل در نواحی مختلف گرمایش، ابعاد منطقه گرم‌کاری و مسیر حرکت مشعل روی بال فوقانی تیر مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج شبیه‌‌سازی‌های عددی انجام گرفته در مقایسه با داده‌های تجربی موجود، همخوانی کیفی معقولی داشتند و به واسطه عدم اعمال نیروی خارجی، سهم حرارت در میزان تغییر شکل نهایی تیر تبیین گردید.