主管道是連通核反應(yīng)堆的關(guān)鍵部件,是核電冷卻系統(tǒng)的重要組成部分。通常,主管道壁厚較大,并通過焊接工藝進(jìn)行連接。在服役過程中,主管道會(huì)由于冷卻水的壓力、殘余應(yīng)力及服役環(huán)境的共同作用而出現(xiàn)裂紋。確定存在缺陷的管道能否繼續(xù)服役以及給出相應(yīng)的缺陷修補(bǔ)原則,對(duì)于延續(xù)核電主管道的服役壽命有著重要意義。本文通過有限元分析的方法對(duì)厚壁管道的焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究。通過簡(jiǎn)化焊道層數(shù)的方法研究了管道的特征幾何尺寸r/t以及焊接熱輸入Q?對(duì)焊后殘余應(yīng)力的影響,并給出了包含特征幾何尺寸r/t以及焊接熱輸入Q?的膜應(yīng)力及彎曲應(yīng)力的預(yù)估公式,為管道的結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估提供數(shù)據(jù)支持。通過理論計(jì)算和有限元分析的方法對(duì)管道服役時(shí)的工作載荷進(jìn)行了計(jì)算,得到了承受內(nèi)壓時(shí)管道所受軸向力為42.36MPa,環(huán)向力為93.824MPa。隨后,通過推導(dǎo)給出了同時(shí)包含膜應(yīng)力與彎曲應(yīng)力的二次應(yīng)力引起的裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子的計(jì)算公式,并依據(jù)BS 7910對(duì)包含a/c=0.5與a/c=0.2的裂紋的管道進(jìn)行了結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估,最終得出其臨界裂紋尺寸分別為14mm和15.5mm。最后,通過有限元分析的方法探究了厚壁管道最佳補(bǔ)焊原則。通過改...

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 有限元方法模擬焊接殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 補(bǔ)焊研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題主要研究?jī)?nèi)容
第2章 基本理論及技術(shù)路線
    2.1 焊接殘余應(yīng)力的線性化原理
    2.2 二維有限元焊接熱源模型
    2.3 殘余應(yīng)力演化過程中的退火效應(yīng)
    2.4 技術(shù)路線
    2.5 本章小結(jié)
第3章 厚壁管道焊接殘余應(yīng)計(jì)算
    3.1 焊道層數(shù)對(duì)厚壁管道焊接殘余應(yīng)力的影響
        3.1.1 不同焊道層數(shù)下有限元模型的建立
        3.1.2 不同焊道層數(shù)下有限元模型計(jì)算結(jié)果
    3.2 管道徑厚比r/t對(duì)厚壁管道焊接殘余應(yīng)力的影響
        3.2.1 不同管道管徑比r/t下有限元模型的建立
        3.2.2 不同管道管徑比r/t下的殘余應(yīng)力計(jì)算結(jié)果分析
    3.3 焊接熱輸入對(duì)厚壁管道焊接殘余應(yīng)力的影響
        3.3.1 實(shí)際焊接工藝參數(shù)的轉(zhuǎn)換及有限元模型的建立
        3.3.2 不同焊接熱輸入下焊接殘余應(yīng)力結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 厚壁管道的服役安全性分析
    4.1 厚壁管道的工作載荷計(jì)算
        4.1.1 軸向力與環(huán)向力的理論計(jì)算
        4.1.2 軸向力與環(huán)向力的有限元計(jì)算
    4.2 拉伸和彎曲載荷作用下應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算
    4.3 一次應(yīng)力與二次應(yīng)力疊加下厚壁管道臨界裂紋尺寸的計(jì)算
        4.3.1 結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估流程
        4.3.2 結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
第5章 厚壁管道補(bǔ)焊原則研究
    5.1 補(bǔ)焊深度對(duì)補(bǔ)焊后殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響
        5.1.1 原始焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)導(dǎo)入與補(bǔ)焊有限元模型建立
        5.1.2 補(bǔ)焊深度對(duì)補(bǔ)焊殘余應(yīng)力場(chǎng)影響結(jié)果討論
    5.2 補(bǔ)焊長(zhǎng)度對(duì)補(bǔ)焊后殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響
        5.2.1 不同補(bǔ)焊長(zhǎng)度下有限元模型建立
        5.2.2 補(bǔ)焊長(zhǎng)度對(duì)補(bǔ)焊殘余應(yīng)力場(chǎng)影響結(jié)果討論
    5.3 補(bǔ)焊寬度對(duì)補(bǔ)焊后殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響
        5.3.1 不同補(bǔ)焊寬度下有限元模型的建立
        5.3.2 補(bǔ)焊寬度對(duì)補(bǔ)焊殘余應(yīng)力場(chǎng)影響結(jié)果討論
    5.4 最佳補(bǔ)焊工藝下結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號(hào)：3784983