Ολοκληρωμένη μελέτη προσομοίωσης πεπερασμένων στοιχείων σε συγκολλήσεις πολλαπλών περασμάτων για την συνένωση αγωγών

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην προσομοίωση της διαδικασίας συγκόλλησης πολλαπλών περασμάτων μέσω της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων (FEM), με σκοπό τη μελέτη των θερμικών, μηχανικών επιδράσεων και την ανάλυση των αναπτυσσόμενων τάσεων και παραμορφώσεων. Η συγκόλληση πολλαπλών περασμάτων χρησιμοποιείται ευρέως για τη σύνδεση μεταλλικών στοιχείων μεγάλου πάχους, ωστόσο, η διαδικασία συνοδεύεται από έντονες θερμικές καταπονήσεις και παραμένουσες τάσεις, που μπορούν να οδηγήσουν σε δομικές ατέλειες ή πρόωρη αστοχία. Για τη μελέτη των φαινομένων αυτών, χρησιμοποιείται το λογισμικό Abaqus, το οποίο επιτρέπει την προσομοίωση των θερμικών και μηχανικών μεταβολών που λαμβάνουν χώρα κατά τη συγκόλληση. Παράλληλα, αξιοποιείται η επέκταση Abaqus Welding Interface (AWI), η οποία παρέχει αυτοματοποιημένες διαδικασίες για την οργάνωση και ανάλυση της συγκολλητικής διαδικασίας, διευκολύνοντας τη δημιουργία των περασμάτων και την εφαρμογή των συνοριακών συνθηκών. Η μελέτη περιλαμβάνει δύο κύρια μέρη: το θεωρητικό και το πειραματικό. Στο θεωρητικό μέρος, παρουσιάζονται οι βασικές αρχές της συγκόλλησης πολλαπλών περασμάτων, οι θερμομηχανικές επιδράσεις και οι μέθοδοι ανάλυσης μέσω πεπερασμένων στοιχείων. Στο πειραματικό μέρος, αναλύεται η μεθοδολογία προσομοίωσης στο Abaqus, καθορίζονται οι παράμετροι του μοντέλου και παρουσιάζονται τα αριθμητικά αποτελέσματα σχετικά με τις κατανομές θερμοκρασίας, τις παραμορφώσεις και τις παραμένουσες τάσεις. Τα αποτελέσματα της έρευνας καταδεικνύουν τη σημασία της ακριβούς προσομοίωσης για την κατανόηση της συμπεριφοράς των συγκολλήσεων και τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας. Η αριθμητική ανάλυση επιτρέπει την πρόβλεψη πιθανών αστοχιών και τη λήψη μέτρων για τη μείωση των καταπονήσεων, συμβάλλοντας στη βελτίωση της δομικής απόδοσης των συγκολλημένων κατασκευών. Συνολικά, η εργασία προσφέρει ένα αξιόπιστο υπολογιστικό εργαλείο για τη μελέτη και τη βελτιστοποίηση της συγκόλλησης πολλαπλών περασμάτων, με εφαρμογές σε διάφορους βιομηχανικούς τομείς.