همواره یکی از مهم ترین و پرچالش ترین فرایند های تولید قطعات صنعتی، فرایند ایجاد اتصالات مختلف از جمله اتصال دائمی با روش جوشکاری بوده است. با توجه به حساس بودن اتصالات جوشکاری شده از نظر عیوب و ترک خوردگی ناشی از فرایند، بررسی صحت، دقت و سلامت جوش ایجاد شده یکی از مهم ترین دغدغه های پژوهش گران و صنعتگران است. به همین دلیل توسعه ی روش های غیرمخرب بررسی صحت و کیفت اتصالات ایجاد شده توسط فرایند جوشکاری، در سال های اخیر رشد فزاینده ای داشته است. اما همواره هر یک از این روش ها محدودیت های خاصی در بررسی قطعات جوش داده شده نشان داده اند. از جمله ی این محدودیت ها نیاز به سرد شدن قطعه پیش از فرایند بررسی و نیاز به تماس مستقیم با قطعه است. روش دمانگاری فروسرخ به عنوان یکی از روش های بررسی غیرمخرب پیشرفته، در سال های اخیر در بررسی اتصالات جوشی، به دلیل مزایای بسیار کاربرد زیادی پیدا کرده است. از جمله مزایای روش دمانگاری فروسرخ می توان به غیر تماسی بودن، برخط بودن و توانایی بررسی سریع سطح بسیار بزرگ اشاره کرد. همچنین این فرایند در هنگام کار قطعه در مجموعه ی سرهم بندی شده نیز می تواند سلامت آن را در طول عمر کاری بررسی کند. این ویژگی های منحصر به فرد، روش دمانگاری فروسرخ را به یک روش با پتانسیل بسیار بالا در بررسی، کنترل فرایند و اتوماسیون فرایند جوشکاری تبدیل کرده است. به علاوه⸲ توانایی همگام سازی شدن با روش های هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، یادگیری عمیق و پردازش سیگنال و تصویر پتانسیل این روش را برای کاربرد هرچه بیشتر در صنایع نوین در آینده ای نه چندان دور نشان داده است. همچنین زمینه های پژوهشی در این حوزه بسیار دست نخورده است و خلا های تحقیقاتی بسیاری در این زمینه احساس می شود. در پژوهش پیش رو با ارائه ی یک مرور کلی در خصوص کلیات و اصول دمانگاری فروسرخ، سعی در ایجاد یک پیش زمینه ی مناسب در خصوص این فرایند شده است. همچنین کاربرد های روش دمانگاری فروسرخ در فرایند جوش کاری به خصوص در بازرسی های غیر مخرب بررسی شده است که در آن روش های مختلف دما نگاری فروسرخ در بررسی های غیر مخرب بیان و توضیح داده شده است.

اهمیت زیاد اتصالات گیردار جوشی در قابهای خمشی، سبب توجه محققین به جزییات جوشکاری شده است. در این مقاله 32 نمونه راهنما که بیانگر مدل ساده شده اتصال گیردار هستند آزمایش شده است. در این تحقیق آزمایشگاهی برای ارزیابی مقاومت اتصالات، مقاومت جوش نفوذ کامل اجرا شده به روشهای مختلف، مقاومت عمود بر صفحه جوش گوشه دو طرفه، مقاومت عمود بر صفحه جوش گوشه یک طرفه، تاثیر میزان شدت جریان (آمپر) بر کیفیت جوش مطالعه گردیده است. همچنین برای مقاوم سازی اتصالات، تاثیر سخت کننده لچکی، تاثیر سخت کننده تی شکل، تاثیر چقرمگی الکترود در کیفیت جوش ایجاد شده و تاثیر سنگزنی و جوشکاری مجدد مطالعه گردیده است. بیشترین مقاومت از آزمایش جوش نفوذ کامل با ورق پشت بند مشاهده شده است. مقاومت عمود بر صفحه جوش گوشه یک طرفه و دو طرفه بررسی گردیده است. میزان افزایش مقاومت اتصال توسط سخت کننده ها ارایه گشته است. در مورد چقرمگی الکترود، جوشکاری مجدد و شدت جریان (آمپر) توصیه اجرایی ارایه شده است.

در این پژوهش، مسأله جدایش اتصال جوشی پروازنده های یک خشک کن صنعتی تحت بارگذاری ضربه ای مورد بررسی قرار می گیرد. وظیفه پروازنده ها پخش یکنواخت محصول درون سیستم و جلوگیری از تماس فوری محصول مرطوب با سطح خارجی لوله های بخار است. علاوه براین، برای جدایش محصول چسبیده به بدنه داخلی از ضربه چکش های ثقلی بر روی بدنه خارجی استفاده می گردد. بررسی های به عمل آمده حاکی از آن است که ضربات مکرر چکش بر روی بدنه سیستم موجب خرابی اتصال جوش های نگهدارنده پروازنده به پوسته داخلی و در نهایت جدایش کامل آنها خواهد شد. با فرض اینکه چکش با سرعت اولیه مشخص به سطح خارجی سیستم برخورد می کند، مدل اجزای محدود مسأله به کمک نرم افزار تجاری آباکوس تهیه می شود. نتایج اولیه حاکی از آن است که ضربات چکش موجب تولید تمرکز تنش و تغییر شکل پلاستیک قابل توجه در ریشه اتصال جوش های پروازنده می گردد. به منظور پیشگیری از پدیده خرابی اتصال راهکارهای مختلفی پیشنهاد شده است از جمله: تغییر مکان اتصال جوشی، تقویت اتصال به کمک نبشی، تغییر ضخامت و جنس صفحه جاذب. بر اساس نتایج به دست آمده، تغییر موضع خط جوش به سمت ابتدای پروازنده و استفاده از نبشی تقویت کننده می توانند به ترتیب حدود %18 و %43 ماکزیمم تنش ون مایسز را کاهش دهند. علاوه بر این، کاربرد یک صفحه جاذب دو لایه می تواند مقدار تمرکز تنش در ریشه اتصال جوشی را به میزان %80 کاهش دهد.

پژوهش حاضر به بررسی تجربی و عددی عمر خستگی اتصالات جوشی وصله ای فولادی حین بهره برداری پرداخته است. مجموعاً سه نوع پانل با دستورالعمل جوشکاری مشابه اما خنک کاری متفاوت ساخته شد و سپس نمونه های بریده شده از پانل اصلی تحت آزمون های تجربی خستگی قرار گرفت. به منظور پیش بینی عمر خستگی نمونه ها، از یک رویکرد نوین مبتنی بر سختی سنجی پیوسته در مقطع جوشکاری استفاده شد. بدین منظور در گام نخست، از تصاویر ماکروگرافی و میکروسختی پیوسته مقاطع جوشکاری شده جهت تعیین خواص مکانیکی و پارامترهای خستگی مناطق مختلف جوش و منطقه متأثر از حرارت استفاده شد. سپس مقادیر تنش و کرنش حاصل از تحلیل المان محدود با نرم افزار آباکوس، با بکارگیری سابروتین UVARM و کدنویسی مدل های خستگی چندمحوری، جهت تخمین عمر قطعات مورد استفاده قرار گرفت. در گام بعدی، نتایج حاصل از تخمین عمر عددی با معیارهای خستگی، با نتایج تجربی آزمون های خستگی مقایسه شد و خطای معیارهای مورد استفاده گزارش شد. نتایج آزمون های تجربی نشان داد که نمونه های خنک شده با آب سرعت 0/5 متر در ثانیه افزایش عمر و نمونه های خنک شده با آب سرعت 1/5 متر در ثانیه کاهش عمر در مقایسه با نمونه های خنک شده در هوا دارند. به منظور پیش بینی عمر خستگی، به ترتیب از معیارهای بروان-میلرمارو و گلینکا استفاده شد و نتایج نشان داد که این دو معیار به ترتیب با حداکثر خطای میانگین 20/16 و 34/68 درصد قابلیت پیش بینی عمر خستگی را دارند.

جلوگیری از شکست ترد در جوش اتصالات اعضای فولادی یکی از مسائل بسیار مهم در عملکرد سازه های فولادی است. تجربه های تلخ زلزله نورث ریچ در خصوص جوش های به کار رفته در اتصالات و وصله های اعضای سیستم باربر جانبی لرزه ای و نیز در جوش های "نیاز بحرانی"؛ نظیر جوش های شیاری با نفوذ کامل (CJP) در اتصال تیر به ستون در قاب های خمشی فولادی محققان را به این نتیجه رساند که به منظور جلوگیری از کاهش شکل پذیری و جلوگیری از شکست ترد، بایستی مقاوت ضربه ای جوش در دمای معینی تامین شود. الزامات لرزه ای آیین نامه AISC و به تبع آن مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران برای جوش های مذکور طاقت نمونه شیار داده شارپی در دمای معینی را توصیه می نمایند. در این تحقیق به منظور حصول اطمینان از مقاوت ضربه ای و چقرمگی جوش های اجرا شده در شرایط متعارف ایران، آزمایش شارپی در نمونه های با ضخامت های متعدد و با الکترود های رایج تحت جوشکاری دستی و جوشکاری زیر پودری انجام شده و نتایج آن با الزامات مبحث دهم مقایسه شده است. نتایج حاصل از جوش شیاری با الکترود E6013 در روش جوش کاری دستی و همچنین جوش شیاری اجرا شده به روش زیر پودری تامل بر انگیز است.

یکی از اتصالاتی که به علت اجرای دشوار کمتر مورد توجه طراحان قرار می گیرد اتصال مستقیم تقویت نشده جوشی است. تقریبا می توان گفت که این نوع اتصال بدون طراحی قابل استفاده است. مطالعات صورت گرفته بر روی این اتصال حاکی از وجود کرنش های پلاستیک در محل اتصال تیر به ستون بوده است که با عث کاهش سطح اطمینان این اتصال شده است. در این مقاله ابتدا مقایسه ای بین رفتار اتصال خمشی تیر I شکل به ستون قوطی، با استفاده از اتصال مستقیم تقویت نشده جوشی (WUF-W) با اتصال با ورق روسری و زیرسری (WFPRBS) و اتصال تیر با سطح مقطع کاهش یافته ()، انجام شده است. در ادامه پیشنهاداتی به منظور افزایش سطح اطمینان اتصال WUF-W ارائه گردیده است. مطالعات این مقاله نشان می دهد که جذب انرژی اتصال WFP نسبت به اتصالات WUF-W و RBSبه ترتیب 20 و 52 درصد افزایش داشته و سختی این اتصال در مقایسه با دو اتصال دیگر به ترتیب 25 و 46 درصد بیشتر بوده است. همچنین ظرفیت باربری اتصال WFP نسبت به ظرفیت باربری اتصالات WUF-W و و RBSبه ترتیب 19 و 54 درصد رشد داشته است. تقویت اتصال به کمک ماهیچه (Haunch) رفتار بهتری را نسبت به دو اتصال پیشنهاد شده دیگر از خود نشان داد، بطوری که توانست جذب انرژی، سختی و ظرفیت باربری اتصال WUF-W را به ترتیب به میزان 8، 18/5، 10/5 درصد افزایش دهد.

به هنگام بروز پدیده ی خرابی پیشرونده ناشی از حذف ستون، اتصالات تیر به ستون سازه باید دارای مقاومت و شکل پذیری کافی باشند؛ تا بتوانند بارهای اضافی وارده را تحمل نمایند. غالبا شروع گسترش خرابی در سازه هایی که در معرض بارهای غیرعادی قرار داشته اند از محل اتصال تیر به ستون بوده است. در پژوهش حاضر با استفاده از روش آنالیز شبه استاتیکی غیرخطی، قاب خمشی فولادی با انواع مختلف اتصالات جوشی تیر به ستون شامل اتصال مستقیم تقویت نشده جوشی (WUF-W)، اتصال تیر با مقطع کاهش یافته (RBS)، اتصال جوشی به کمک ورق های روسری و زیرسری (WFP) و اتصال مستقیم جوشی (I-W)، تحت اثر سه سناریوی مختلف حذف ستون گوشه، داخلی، کناری و همچنین سناریوی حذف ستون با دو تیر هم راستا مورد ارزیابی قرار گرفته است. نمودار نیرو-تغییرمکان و حالت های خرابی برای اتصالات نمونه در نقاط مختلف پلان استخراج شده است. علاوه بر ارزیابی مقاومت هر اتصال در چهار حالت سناریوی حذف ستون، مقایسه بین ظرفیت باربری هر اتصال با اتصالات دیگر به ازای سناریوهای مختلف حذف ستون صورت گرفته است. نتایج تحلیل نشان داده است که اتصالWFP (با حداکثر نیروی عمودی 473/71 کیلو نیوتن و ضریب بار 2/49)، در تمامی موقعیت های اتصالی تیر به ستون مقاومت بهتری در برابر خرابی پیشرونده دارد؛ و ظرفیت باربری این اتصال بالاست. بعد از اتصالWFP، به ترتیب اتصالاتW-I، RBS، WUF-W (با حداکثر نیروی عمودی به ترتیب 369/40، 318/025 و 305/4 کیلو نیوتن و حداکثر ضریب بار به ترتیب 2/28، 1/90، 1/82) در حالت حذف ستون داخلی و با چهار تیر متعامد از مقاومت بالاتری برخوردار بودند. بررسی نتایج حاصل از نمودارهای نیرو-تغییرمکان نشان می دهد که اتصالات WUF-W وW-I در سناریوی حذف ستون کناری و اتصالات RBS و WFPدر سناریوی حذف ستون میانی، مقاومت بیشتری در خرابی پیشرونده و ظرفیت باربری بالایی دارند.