مطالعه عددی حالت حدی برش قالبی در صفحات گاست با اتصال جوشی

پدیده ی برش قالبی یک حالت حدی رایج حاکم بر مقاومت فلز پایه در اتصالات جوشی است. مطالعات اندکی پیرامون این حالت حدی در اتصالات جوشی انجام شده، ضمن اینکه چارچوب آیین نامه های فعلی جهت محاسبه مقاومت برش قالبی نیز اساسا برای اتصالات پیچی ارایه شده است. در مطالعات معدود انجام شده در این خصوص نیز، مشخصات مکانیکی فولاد مورد استفاده با فولاد رایج در ایران تفاوت داشته، ضمن اینکه مطالعه تحلیلی و عددی جامعی نیز صورت نگرفته است. در این پژوهش، ابتدا مدل عددی با استفاده از روش اجزا محدود و بهره گیری از مدلسازی «خرابی برای فلزات شکل پذیر» ساخته شده، سپس، فرضیات روش مدل سازی با مقایسه نتایج عددی و داده آزمایشگاهی موجود مورد صحت سنجی قرار گرفته است. در ادامه نمونه هایی از اتصال جوشی صفحه گاست مورد مطالعه قرار گرفته و توزیع کرنش و تنش و همچنین مسیر پارگی برش قالبی در آن ها بررسی شد. نتایج نشان داد که مکانیزم خرابی برش قالبی در اتصالات جوشی متفاوت با اتصالات پیچی می باشد؛ که وجود قید اضافی در برابر فرآیند باریک شدگی فلز پایه در مجاورت فلز جوش از عوامل اصلی این تفاوت می باشد. مطالعه قیاسی بین مقاومت اسمی پیش بینی شده توسط معادله AISC و ظرفیت های به دست آمده از تحلیل عددی نشان داد که این معادله به طور میانگین 36% محافظه کارانه است. بر این اساس، معادله جدیدی ارایه شد که مقاومت اسمی محاسبه شده توسط آن کمتر از 5% محافظه کارانه بوده، ضمن اینکه ضرایب افزایش بار و کاهش مقاومت نیز قابلیت اطمینان مورد نیاز در طراحی را ایجاد خواهد نمود.