Theo [59], quỏ trỡnh mụ phỏng bằng phần mềm SYSWELD bao gồm ba giai đoạn chớnh: Mụ hỡnh húa, thiết lập cỏc điều kiện tớnh toỏn và hiển thị kết quả. Giai đoạn một yờu cầu xõy dựng mụ hỡnh nghiờn cứu (mụ hỡnh hỡnh học), khai bỏo cỏc thụng số của vật liệu và xỏc lập mụ hỡnh nguồn nhiệt phự hợp để đƣa vào mụ hỡnh tớnh toỏn. Giai đoạn hai gồm cỏc cụng việc xõy dựng quỹ đạo đƣờng hàn, cỏc điều kiện về gỏ kẹp, trao đổi nhiệt giữa mụ hỡnh với mụi trƣờng (đối lƣu, bức xạ) và đồ gỏ (dẫn nhiệt), phõn tớch quỏ trỡnh truyền nhiệt và cỏc tƣơng tỏc cơ – nhiệt – chuyển biến pha trong mụ hỡnh nghiờn cứu. Giai đoạn cuối cựng là hiển thị cỏc kết quả thu đƣợc từ quỏ trỡnh tớnh toỏn để phõn tớch và đỏnh giỏ.
Nhƣ đó giới thiệu trong phần mở đầu, đối tƣợng nghiờn cứu trong luận ỏn này là liờn kết hàn giỏp mối một phớa nối tổng đoạn vỏ tàu thủy cú kể đến cỏc gõn tăng cứng đƣợc chế tạo bằng phƣơng phỏp hàn. Kớch thƣớc và vị trớ bố trớ cỏc gõn tăng cứng này đƣợc lựa chọn theo quy chuẩn đúng tàu Việt Nam QCVN 21/GTVT [43].
77 Hỡnh dạng và kớch thƣớc của mụ hỡnh nghiờn cứu đƣợc mụ tả chi tiết trờn Hỡnh 5. 1 dƣới đõy. Trong đú, vật liệu cơ bản đƣợc lựa chọn là loại thộp A36 dày 13 mm, cỏc tớnh chất cơ bản của thộp A 36 đƣợc mụ tả trong Bảng 3- 1 và Bảng 3- 2 [43]. Vật liệu dõy hàn là loại E71T-1, 1.2 mm nhƣ đó chọn trong mục 3.1.2 của phần 3, thành phần húa học của chỳng đó đƣợc mụ tả trong Bảng 3- 3.
Hỡnh 5. 1 Mụ hỡnh mối ghộp hàn tổng đoạn vỏ tàu
Chỳng ta thấy rằng khi hàn giỏp mối một phớa thộp dày 13 mm bằng quỏ trỡnh hàn Auto-FCAW với đƣờng kớnh dõy lừi thuốc 1,2 mm khụng thể thực hiện đƣợc mối hàn chỉ bằng 1 lớp mà phải tiến hành hàn nhiều lớp. Theo nhƣ phõn tớch ở phần 2 về năng suất đắp của dõy hàn lừi thuốc và kết quả thực nghiệm sơ bộ, để sử dụng số lớp hàn ớt nhất cú thể nhằm nõng cao năng suất hàn; cụ thể trong trƣờng hợp này sẽ tiến hành hàn 2 lớp.
Hỡnh 5. 2 Mụ hỡnh PTHH vựng mối hàn theo tiết diện ngang (2D) và vị trớ của cỏc nỳt khảo sỏt
Trong phƣơng phỏp phần tử hữu hạn (PTHH), ngƣời ta xõy dựng rất nhiều dạng phần tử với cỏc hàm dạng khỏc nhau [63]. Trong đú đối với phần tử 3D cú thể kể đến phần tử tứ diện, 5 mặt, 6 mặt,… với cạnh thẳng hoặc cong và cú hoặc khụng cú cỏc nỳt trung gian (nằm ở giữa cỏc cạnh). Lý thuyết về phƣơng phỏp PTHH [63] đó chỉ ra rằng loại phần tử
500 250 300 800 13 A 150 10
78 cú nỳt trung gian sẽ cú độ chớnh xỏc tớnh toỏn cao hơn, nhƣng thời gian tớnh toỏn sẽ lõu hơn. Cũng vậy vựng nào cần phõn tớch chớnh xỏc thỡ vựng đú cần phải chia lƣới mau hơn.
Trờn cơ sở đú, nhằm mục đớch đạt đƣợc độ chớnh xỏc cao khi tớnh toỏn, tỏc giả quyết định sử dụng PTHH loại 5 mặt, 15 nỳt để tiến hành chia lƣới cho mụ hỡnh nghiờn cứu. Kết quả sau khi chia lƣới cho toàn bộ liờn kết hàn và 2 đƣờng hàn đƣợc thể hiện trờn cỏc Hỡnh 5. 2 và Hỡnh 5. 3.
Hỡnh 5. 3 Mụ hỡnh lưới cỏc PTHH (3D) của toàn bộ liờn kết hàn nghiờn cứu
Để quỏ trỡnh mụ phỏng phản ỏnh đỳng với thực tế, khụng chỉ yờu cầu hỡnh dỏng và kớch thƣớc của mụ hỡnh phải chớnh xỏc, vật liệu sử dụng phải đỳng, hàm nguồn nhiệt phải phự hợp,... mà quỹ đạo của đƣờng hàn cũng phải mụ tả đỳng với di chuyển của mỏ hàn trong thực tế (dạng quỹ đạo, biờn độ dao động, bƣớc dao động).
Luận ỏn này là cụng trỡnh đầu tiờn đó xõy dựng đƣợc cỏc quỹ đạo đƣờng hàn cú dao động ngang (ở dạng răng cƣa theo đỳng nhƣ mụ tả trờn Hỡnh 3. 10) để mụ phỏng số quỏ trỡnh hàn. Kết quả xõy dựng quỹ đạo đƣờng hàn, nỳt bắt đầu và nỳt kết thỳc hàn đƣợc thể hiện trong Hỡnh 5. 4 dƣới đõy, mụ đun chƣơng trỡnh mụ tả quỹ đạo đƣờng hàn dao động ngang dạng răng cƣa đƣợc trỡnh bày trong phụ lục 3.
Hỡnh 5. 4 Quỹ đạo dao động ngang của đường hàn đỏy (trỏi) và đường hàn phủ (phải)
Trong thực tế, kỹ thuật tớnh toỏn mụ phỏng đối với bài toỏn của mối hàn 1 lớp thƣờng đơn giản hơn bài toỏn mối hàn nhiều lớp rất nhiều, do khụng phải sử dụng một số thủ thuật phức tạp hơn. Đối với mụ hỡnh nghiờn cứu trong luận ỏn này là mối hàn nhiều lớp nờn tỏc giả đó sử dụng cụng cụ bổ trợ cú tờn gọi “Multipass Welding Advisor” cựng với một số thủ thuật nhằm mục đớch giỳp cho quỏ trỡnh tớnh toỏn hội tụ và bài toỏn mụ phỏng số giống với thực tế.
79