دات نت نیوک
X
GO

کتاب مقدمه ای بر طراحی اتصالات جوشکاری شده

کتاب مقدمه ای بر طراحی اتصالات جوشکاری شده تالیف جناب آقای مهندس علیرضا برهمندپور منتشر شده و در دسترس دانشجویان، مهندسان و سایر علاقمندان رشته های مهندسی جوشکاری، مهندسی مکانیک و مهندسی عمران قرار دارد. این کتاب در یکهزار نسخه و توسط انتشارات ایستاافزار، در سال 1390 به چاپ رسیده است.

 

 

مقدمه مولف

همه افراد در زندگی روزانه خود به نوعی با طراحی سرو کار دارند، زیرا به مسائلی برخورد می کنند که باید حل شوند. قدمت طراحی به اولین راه حلی که بشر برای برآوردن نیازی ارائه کرد، باز می گردد. شاید آن راهی برای محافظت او در برابر سرما و یا حیوانات درنده بود و یا محلی برای خواب و یا وسیله ای برای شکار، هر چه بود، هنگامی که او طرح اولین مصنوع بشری را در فکر خود پرورش می داد، فرایند طراحی مهندسی را آغاز نمود. از آن هنگام تا کنون این فرایند همچنان ادامه دارد و تمدن ما را به وجود آورده است.

اتصالات جوشکاری شده هم زمان با ابداع جوشکاری به وجود آمدند. در آغاز طراحی خاصی برای این اتصالات در نظر گرفته نمی شد، اما با پیشرفت تکنولوژی جوشکاری و گسترش کاربردهای آن در صنعت به این مقوله توجه بیشتری معطوف گردید. اکنون طراحی یکی از چهار بخش اصلی دانش جوشکاری را تشکیل می دهد و هر ساله تحقیفات و مطالعات فراوانی در این زمینه صورت گرفته، مقالات بسیاری نگاشته شده و استانداردهای زیادی در سطح ملی و بین المللی به بیان الزامات آن می پردازند
کتاب حاضر به شرح اصول و مبانی طراحی اتصالات چوشکاری شده می پردازد. در تدوین کتاب سعی شده تا علاوه بر مباحث نظری با ارجاع به کتب مرجع، استاندارد ها و نظام نامه های گوناگون، جنبه های عملی نیز مورد توجه قرار گرفته و به خواننده آشنایی های لازم ارائه شود.

فصل نخست کتاب به بیان مفاهیم طراحی مهندسی به صورت عام و طراحی اتصالات جوشکاری شده به صورت خاص می پردازد. در فصل دوم روش های مختلف تحلیل اتصالات جوشکاری شده شامل تحلیل استاتیکی، دینامیکی و همچنین تحلیل مکانیک شکست آورده شده است. فصل سوم به طراحی سازه های آلومینیمی که در دنیای صنعتی کنونی کاربردی فزاینده یافته و مبحث اقتصاد در جوشکاری که از زیباترین مباحث مهندسی جوش است، اختصاص دارد و در نهایت ضمائم و پیوست ها می باشند که در فصل چهارم آورده شده اند.

خداوند بزرگ را ستایش می کنم که به لطف خود این امکان را در اختیارم قرار داد که با تدوین این اثر گامی هر چند کوچک در جهت خدمت بردارم و امیدوارم کتاب حاضر که در طول چندین سال فعالیت های اجرایی و تدریس اینجانب در زمینه های مرتیط با موضوع کتاب تدوین شده است، مورد استفاده اساتید، مهندسان و دانشجویان محترم قرار گرفته و با بهره گیری از نظرات و دیدگاه های آنان کارآمد تر شود.

در پایان لازم می دانم از استادان گرانقدرم جناب آقای دکتر امیر حسین کوکبی (استاد دانشگاه صنعتی شریف) که از راهنمایی های ایشان بسیار آموخته ام و در عین مشغله فراوان، زحمت بازخوانی فنی کتاب را خود به عهده گرفتند و پیشنهادات بسیار ارزشمندی را جهت بهتر شدن اثر ارائه فرمودند و جناب آقای دکتر ایرج ستاری فر (استاد دانشگاه صنعتی امیرکبیر) که از محضر ایشان بهره ها برده ام، و دوستان گرامی ام جناب آقای دکتر مهرداد عضو امینیان (عضو هیات علمی دانشگاه سهند تبریز) و جناب آقای دکتر سید کاظم حسینی (عضو هیات علمی دانشگاه امام خمینی قزوین) که با دقت نظر فراوان ویرایش فنی متن اثر را انجام دادند، و سرور بزرگوار جناب آقای محسن کرمانی پور که توصیه های بسیار مفیدی را جهت بهبود ویراستاری و صفحه آرایی کتاب مطرح فرمودند و جناب آقای سید علی نعمت زاده که ویراستاری ادبی متن را تقبل نمودند و همچنین سرکار خانم نسـرین نورالـهی که برای صفحه آرایی مناسب کتاب تلاش بسیار نمودند ، صمیمانه تشکر و قدردانی نمایم.

همچنین سپاس خاص خود را تقدیم جناب آقای مهندس حمیدرضا عظیمی دو مدیریت محترم انتشارات ایستا افزار می نمایم که در کنار راهنمایی های فراوان، جهت ارتقای کیفیت کتاب حاضر از هیچ کوششی فروگذار نبودند.

 

فهرست مطالب

سخن ناشر
مقدمه مولف
فهرست مطالب
فهرست جداول
فهرست اشکال
فهرست نمادها

 

فصل اول: مباحث مقدماتی

بخش اول: مبانی طراحی مهندسی

1-1- مقدمه
1-2- مقدمه ای بر طراحی
1-2-1- قابلیت اطمینان
2-2-1- فرایند طراحی
3-2-1- معیارهای طراحی
4-2-1- فهرست بررسی طرح
5-2-1- ضریب طراحی و ضریب اطمینان
3-1- مقررات، نظام نامه و استاندارد
1-3-1- مقررات
2-3-1- نظام نامه
3-3-1- استاندارد
4-3-1- قانون


بخش دوم: مقدمه ای بر تکنولوژی جوشکاری

1-2- مقدمه
2-2- روش های اتصال مواد مهندسی
3-2- چرا جوشکاری؟
1-3-2- فرایند جوشکاری
2-3-2- فرایند لحیم کاری
3-3-2- زرد جوش
4-3-2- مزایا و معایب جوشکاری
4-2- خواص مواد مهندسی
1-4-2- استحکام
2-4-2- مدول الاستیسیته
3-4-2- مدول صلبیت
4-4-2- ضریب پواسون
5-4-2- کرنش شکست
6-4-2- کاهش سطح مقطع
7-4-2- سختی
8-4-2- انعطاف پذیری / شکنندگی
9-4-2- چقرمگی
10-4-2- قابلیت جوشکاری


بخش سوم: مبانی طراحی اتصالات جوشكاری شده

1-3- مقدمه
2-3- ورودی و خروجی فرایند طراحی
1-2-3- مستندسازی
2-2-3- زبان فنی
3-3- عوامل موثر در طراحی اتصالات جوشکاری شده
4-3- انواع اتصالات جوشکاری شده
1-4-3- انواع اتصال از دیدگاه انجمن جوشکاری امریکا
2-4-3- انواع اتصال بر اساس استاندارد
3-4-3- انواع جوش از دیدگاه انجمن جوشکاری امریکا
4-4-3- انواع جوش بر اساس نظام نامه
5-4-3- شیارهای اصلی در جوش شیاری
6-4-3- اجزای شیار
7-4-3- نام گذاری اتصالات جوشکاری شده
5-3- نفوذ در اتصالات جوشکاری شده
1-5-3- اتصالات جوش کاری شده با نفوذ کامل
2-5-3- اتصالات جوش کاری شده با نفوذ ناقص
6-3- ضخامت موثر جوش
1-6-3- ضخامت موثر در جوش های شیاری
2-6-3- ضخامت موثر در جوش های گوشه
3-6-3- ضخامت موثر در جوش های مرکب
7-3- حالت جوشکاری
1-7-3- حالت های جوشکاری از دیدگاه انجمن جوشکاری امریکا
2-7-3- حالت های جوشکاری از نظر استاندارد


بخش چهارم: روش های تحلیل مهندسی

1-4- مقدمه
2-4- انواع بارگذاری
1-2-4- بارگذاری استاتیکی
2-2-4- بارگذاری دینامیکی
3-4- روش های تحلیل مهندسی
1-3-4- تحلیل استاتیکی
2-3-4- تحلیل دینامیکی
3-3-4- تحلیل مکانیک شکست


فصل دوم: روش های تحلیل اتصالات جوشكاری شده

بخش پنجم: تحلیل استاتيكی

1-5- مقدمه
2-5- مراحل تحلیل استاتیکی
3-5- تئوری های شکست
1-3-5- تئوری بیشترین تنش نرمال
2-3-5- تئوری بیشترین تنش برشی
3-3-5- تئوری انرژی پیچشی
4-3-5- تنش های اصلی در اتصالات جوشکاری شده
4-5- تنش های مجاز
1-4-5- ضریب اطمینان
2-4-5- ضریب جوش

 

بخش ششم: تحلیل خستگی

1-6- مقدمه
2-6- استحکام خستگی / دامنه تغییرات تنش
3-6- شکست خستگی
1-3-6- انواع ناپیوستگی در اتصالات جوشکاری شده
4-6- روش های کاهش تمرکز تنش در اتصالات جوشکاری شده
5-6- تحلیل خستگی اتصالات جوشکاری شده
1-5-6- توصیه هایی جهت بهبود استحکام خستگی

 

بخش هفتم: تحلیل مکانیک شکست

1-7- مقدمه
2-7- درجه حرارت تحول
3-7- تمرکز تنش
4-7- تئوری های مکانیک شکست
1-4-7- تئوری الاستیک خطی مکانیک شکست
2-4-7- تئوری شبه الاستیک خطی مکانیک شکست


فصل سوم: مباحث تكميلی

بخش هشتم: طراحی سازه های آلومینیمی

1-8- مقدمه
2-8- آلومینیم و آلیاژهای آن
3-8- مقایسه برخی از خواص آلومینیم و فولاد
4-8- طراحی سازه های آلومینیمی جوشکاری شده

 

بخش نهم: اقتصاد در جوشکاری

1-9- مقدمه
2-9- کارایی اتصالات جوشکاری شده
1-2-9- کارایی اتصالات جوشکاری شده از نظر استحکام
2-2-9- کارایی اتصالات جوشکاری شده از نظر هزینه
3-9- عوامل موثر بر هزینه جوشکاری
1-3-9- فرایند جوشکاری
2-3-9- جریان جوشکاری
3-3-9- ماده مصرفی
4-3-9- طرح اتصال
5-3-9- حالت جوشکاری
4-9- روش های محاسبه هزینه جوشکاری
1-4-9- روش محاسبه هزینه مواد مصرفی
2-4-9- روش محاسبه هزینه نیروی انسانی
3-4-9- روش محاسبه هزینه سربار
4-4-9- روش محاسبه هزینه برق مصرفی
5-9- هزینه انجام آزمون های غیرمخرب
6-9- توصیه هایی جهت کاهش هزینه های جوشکاری

 

فصل چهارم: ضمائم و پيوست ها

پيوست « الف »: تبدیل آحاد از سیستم مرسوم ایالات متحده به متریک
پيوست « ب »: خواص مکانیکی برخی مواد
پيوست « ج »: توصیه هایی در طراحی اتصالات جوشکاری شده
پيوست « د »: مشخصات اتصالات جوشکاری شده
پيوست « ه »: علایم ترسیمی در جوشکاری
پيوست « و »: طبقه بندی اتصالات جوشکاری شده
پيوست « ز »: روابطی برای محاسبه سطح مقطع جوش

منابع و مراجع

واژه نامه

 

فهرست جداول

1-4- توصیه های استاندارد DIN 50100 جهت انتخاب نوع تحلیل بر اساس تعداد دفعات تکرار سیکل بارگذاری
1-5- ضرایب اطمینان پیشنهاد شده توسط نظام نامه AISC برای انواع مختلف بارگذاری
2-5- ضرایب اطمینان پیشنهاد شده توسط استاندارد DIN19704 برای انواع مختلف بارگذاری
3-5- ضرایب جوش توصیه شده توسط استاندارد
4-5- ضرایب کارآیی اتصال پیشنهاد شده توسط نظام نامه
1-7- گروه بندی فولادها از نظر خواص ضربه پذیری
2-7- چقرمگی شکست برخی مواد
3-7- چقرمگی شکست برخی فولادهای ساختمانی
4-7- چقرمگی شکست فولادهای مختلف
1-8- استحکام فلز پایه و منطقه متاثر از حرارت برخی آلیاژهای آلومینیم
2-8- تنش مجاز برخی آلیاژهای آلومینیم برای انواع بارگذاری
1-9- درصد رسوب الکترود / سیم جوش در فرایند های جوشکاری مختلف
2-9- سیکل کاری (فاکتور انسانی) برای سطوح مختلف اتوماسیون در فرایندهای جوشکاری
3-9- مشخصات پارامترهای فرایند جوشکاری GMAW برای حالت اتصال کوتاه
4-9- طول واحد وزن سیم جوش توپر
5-9- طول واحد وزن سیم جوش توپودری
الف – 1) ضرایب تبدیل آحاد از سیستم مرسوم ایالات متحده به سیستم بین المللی
ب – 1) برخی از خواص مواد مختلف
ب – 2) خواص مکانیکی برخی از فولادها، چدن های خاکستری و آلیاژهای آلومینیم
د – 1) طرح هایی برای جو ش شیاری، جوشکاری از یک طرف
د – 2) طرح هایی برای جو ش شیاری، جوشکاری از دو طرف
د – 3) طرح هایی برای جوش گوشه، جوشکاری از یک طرف
د – 4) طرح هایی برای جوش گوشه، جوشکاری از دو طرف
ه – 1) علائم ترسیمی جوشکاری بر اساس استاندارد AWS A2.4
ه – 2) مثال هایی از علایم ترسیمی جوشکاری بر اساس استاندارد AWS  A2.4
و – 1) طبقه بندی اتصالات جوشکاری شده از دیدگاه استحکام خستگی
ز – 1) روابط محاسباتی سطح مقطع جوش

 

فهرست اشکال

1-2- قسمت های اصلی یک اتصال جوشکاری شده
2-2- مراحل تغییر شکل حاصل از خزش و چگونگی تاثیر عوامل مختلف در این تغییر شکل
3-2- نمودارهای تنش - کرنش
4-2- چگونگی ایجاد تنش های نرمال و برشی
5-2- چگونگی ایجاد کرنش برشی در یک جسم
6-2- نمودار تنش – کرنش فولادهای مختلف با ترکیب شیمیایی و خواص مکانیکی متفاوت
7-2- تاثیر دما در میزان انعطاف پذیری ماده
8-2- سطح زیر منحنی تنش - کرنش معیاری برای مقایسه چقرمگی مواد است
1-3- انواع اتصال از دیدگاه انجمن جوشکاری امریکا
2-3- انواع اتصال بر اساس استاندارد DIN EN 12345
3-3- انواع جوش از دیدگاه انجمن جوشکاری امریکا
4-3- شیار های اصلی در جوش شیاری
5-3- نمونه های دیگری از شیارهای پرکاربرد در جوش شیاری
6-3- اجزای شیار
7-3- مثال هایی از اتصالات جوشکاری شده
8-3- نمونه هایی از اتصالات جوشکاری شده با نفوذ کامل
9-3- نمونه هایی از اتصالات جوشکاری شده با نفوذ ناقص
10-3- ضخامت موثر در اتصالات سر به سر با جوش شیاری نفوذ کامل
11-3- ضخامت موثر در اتصالات سر به سر با جوش شیاری نفوذ ناقص
12-3- ضخامت موثر در اتصالات سپری با جوش شیاری
13-3- ضخامت موثر در اتصالات سپری با جوش گوشه
14-3- ضخامت موثر در جوش گوشه با ساق های مساوی
15-3- ضخامت موثر در جوش گوشه با ساق های نامساوی
16-3- ضخامت موثر در انواع جوش گوشه
17-3- نمونه ای از جوش مرکب در اتصال سپری
18-3- ضخامت موثر در اتصالات سپری با جوش مرکب
19-3- مقایسه ضخامت موثر در اتصالات سپری با جوش شیاری و جوش مرکب
20-3- حالت های جوشکاری از دیدگاه انجمن جوشکاری امریکا
21-3- حالت های جوشکاری از نظر استاندارد ایزو 6947 (ISO 6947)
1-4- تغییرات نیرو بر حسب زمان در بارگذاری استاتیکی
2-4- تغییرات نیرو بر حسب زمان در بارگذاری ضربه ای
3-4- تغییرات نیرو بر حسب زمان در بارگذاری دوره ای
1-5- تنش های چهارگانه در اتصال سر به سر با جوش شیاری
2-5- تنش های چهارگانه در اتصال سپری با جوش گوشه
3-5- محل جوش های طولی و عرضی در یک تیر ورق
1-6- ترک خستگی از یک ناپیوستگی آغاز شده، با هر بار تکرار سیکل بارگذاری  انتشار یافته و در نهایت به شکست قطعه منجر می شود
2-6- تاثیر هندسه پروفیل جوش گوشه در اتصالات سپری بر میزان تمرکز تنش
3-6- کاهش وابستگی استحکام خستگی و استحکام نهایی کششی با افزایش میزان تمرکز تنش
4-6- چگونگی بهبود طرح یک اتصال صلیبی
5-6- چگونگی بهبود طرح یک اتصال سر به سر با جوش شیاری بین دو ورق با ضخامت های مختلف
6-6- افزایش استحکام خستگی اتصال سر به سر با جوش شیاری از طریق کاهش ارتفاع گرده جوش
7-6- کاهش تمرکز تنش اتصال سپری با جوش گوشه از طریق آرایش پنجه جوش با استفاده از عملیات براده برداری
8-6- کاهش تمرکز تنش اتصال سپری با جوش گوشه از طریق آرایش پنجه جوش با استفاده از کوبش
9-6- کاهش تمرکز تنش اتصال سپری با جوش گوشه از طریق ذوب مجدد کناره پنجه جوش با استفاده از فرایند جوشکاری TIG
1-7- سه حالت اصلی بارگذاری بر اساس موقعیت ترک
2-7- ورقی پهن که در وسط دارای ترکی به طول 2a با نفوذ کامل بوده و در کرانه های آن تحت بارگذاری عمود بر صفحه ترک می باشد
3-7- براساس تئوری الاستیک خطی مکانیک شکست، با نزدیک شدن به نوک ترک بزرگی تنش ها به سمت بی نهایت میل می کند
4-7- براساس تئوری شبه الاستیک خطی مکانیک شکست، در اطراف نوک ترک یک حوزه کرنش پلاستیک به وجود می آید
5-7- وجود حوزه کرنش پلاستیک باعث انتقال حوزه تنش الاستیک به اندازه rp به سمت جلوی ترک از هر طرف می شود و این به مانند افزایش طول ترک به اندازه 2rp می باشد
1-8- محدوده تقریبی کاهش استحکام متاثر از جوشکاری در اتصالات آلومینیمی
2-8- نمودار تنش - کرنش آلومینیم و چگونگی استخراج استحکام تسلیم این فلز با استفاده از تکنیک 0.2% Offset
3-8- مقایسه نمودار تنش - کرنش برخی آلیاژهای آلومینیم و فولاد ساده کربنی
4-8- افزایش تاثیر مخرب نرم شدگی منطقه متاثر از حرارت در ظرفیت تحمل بار اتصالات آلومینیمی، هنگامی که تحت تنشی عمود بر راستای جوش قرار می گیرند
5-8- بهبود ظرفیت حمل بار تیر ورق آلومینیمی با تغییر محل جوش به مکانی با سطح تنش پایین تر
6-8- بهبود ظرفیت حمل بار تیر آلومینیمی با تغییر محل جوش به مکانی با سطح تنش پایین تر
1-9- سهم هزینه های مختلف جوشکاری
2-9- ارتباط میان نرخ رسوب و جریان جوشکاری برای فرایندهای جوشکاری مختلف
ج – 1) چگونگی بهبود طرح یک اتصال سر به سر با جوش شیاری بین دو ورق با ضخامت های مختلف 
ج – 2) اتصال روی هم با جوش گوشه، ورق دارای لبه تیز
ج – 3) اتصال روی هم با جوش گوشه، ورق دارای لبه منحنی
ج – 4) اتصال روی هم با جوش گوشه
ج – 5) اتصال سپری با جوش گوشه
ج – 6) ترتیب صحیح جوشکاری در ساخت یک جداره ورقی
ج – 7) ترتیب صحیح جوشکاری در تقویت یک اتصال ورقی
ه – 1) علائم ترسیمی جوشکاری بر اساس استاندارد DIN EN 22553
و – 1) نمودار دامنه تغییرات تنش - تعداد دفعات سیکل بارگذاری برای هر یک از گروه های مذکور در جدول (و – 1)

 

امید است که با استقبال و حمایت فراگیران و شاغلان محترم این رشته از کتب و مقالات جوشکاری و بازرسی منتشر شده، زمینه و انگیزه فعالیت هر چه بیشتر مولفان و مترجمان محترم فراهم آمده تا بیش از پیش شاهد تالیف و ترجمه کتب و مجموعه مقالات مطرح در زمینه های گوناگون علم مهندسی جوشکاری به زبان پارسی باشیم.

 

« با حمایت از حقوق پدیدآورندگان آثار، به توسعه نشر علوم و فنون پارسی یاری رسانیم. »