焊接是兩種乃至多種的材料利用分子(原子)間的擴散與滲透的方式來達(dá)到永久性連接目的的工藝過程。環(huán)形焊縫是核電管道最普遍的連接方式之一,所以準(zhǔn)確了解管道環(huán)形焊縫在焊接過程中溫度場分布、應(yīng)力場分布對于管道的安全運行和維護(hù)尤為重要。本文采用的焊接過程仿真是基于ANSYS Workbench仿真環(huán)境進(jìn)行,以ANSYS模擬316NG核電壓力管道焊接接頭殘余應(yīng)力,探討焊接工藝參數(shù)優(yōu)化,殘余應(yīng)力對在役期間的潛在腐蝕裂紋擴展的影響進(jìn)行研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)以核電焊接接頭簡化模型—平板對接焊接接頭為研究對象,本文采用基于拉丁方的焊接工藝參數(shù)試驗,以有限元數(shù)值模擬焊接殘余應(yīng)力分布來完成316NG管道焊接工藝探索。(2)利用極差法分析試驗數(shù)據(jù),文中得出各個焊接工藝參數(shù)對于焊接殘余應(yīng)力影響的大小,獲得最優(yōu)焊接工藝參數(shù)組合,以及焊接殘余應(yīng)力與焊接工藝參數(shù)的關(guān)系方程。(3)為詳細(xì)了解316NG管道焊接內(nèi)外表面殘余應(yīng)力分布情況,本文基于最優(yōu)焊接工藝參數(shù)模擬了316NG核電管道焊接模型焊后殘余應(yīng)力的分布情況,并與焊接試件結(jié)果進(jìn)行對比驗證。(4)針對焊后殘余拉應(yīng)力最大值點構(gòu)建裂紋擴展模型,本文分析其裂紋擴展情況,...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 研究工作的背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 焊接溫度場研究現(xiàn)狀
        1.2.2 焊接應(yīng)力場研究現(xiàn)狀
        1.2.3 裂紋擴展的研究現(xiàn)狀
    1.3 存在的問題及研究內(nèi)容
    1.4 本論文的技術(shù)路線
    1.5 本論文的結(jié)構(gòu)安排
第二章 焊接殘余應(yīng)力理論及有限元分析理論
    2.1 焊接殘余應(yīng)力理論
        2.1.1 固有應(yīng)變
        2.1.2 焊接殘余應(yīng)力概念及形成
    2.2 有限元分析理論基礎(chǔ)
        2.2.1 焊接溫度場分析理論
            2.2.1.1 焊接傳熱的基本形式
            2.2.1.2 焊接溫度場熱傳導(dǎo)定律
            2.2.1.3 焊接溫度場的有限元基本方程
            2.2.1.4 焊接有限元分析熱源模型
        2.2.2 焊接應(yīng)力場分析理論
    2.3 生死單元
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于拉丁方試驗的焊接工藝參數(shù)優(yōu)化
    3.1 試驗設(shè)計方法的基本概念
    3.2 拉丁方試驗設(shè)計方法的焊接工藝的優(yōu)化
        3.2.1 拉丁方試驗因素、水平、指標(biāo)的確定
        3.2.3 拉丁方試驗設(shè)計方案的確定
    3.3 316NG核電主管道焊接平板模型溫度場與應(yīng)力場仿真
        3.3.1 基于ANSYS軟件焊接模型的建立
        3.3.2 焊接溫度場的模擬計算
        3.3.3 焊接溫度場的模擬計算結(jié)果分析
        3.3.4 焊接應(yīng)力場的模擬計算
        3.3.5 焊接應(yīng)力場的模擬計算結(jié)果分析
    3.4 試驗設(shè)計優(yōu)化結(jié)果的分析
        3.4.1 極差分析法得到的優(yōu)化結(jié)果
        3.4.2 工藝參數(shù)擬合方程
    3.5 本章小結(jié)
第四章 316NG核電主管道殘余應(yīng)力分析及驗證
    4.1 研究對象
    4.2 焊接接頭邊界條件及載荷的設(shè)定
    4.3 管道焊接接頭焊接溫度場結(jié)果的分析
        4.3.1 管道焊接接頭焊接過程中溫度場分布
        4.3.2 焊道冷卻之后溫度場分布結(jié)果
    4.4 管道焊接接頭焊接殘余應(yīng)力場結(jié)果的分析
        4.4.1 焊接接頭軸向殘余應(yīng)力場分布結(jié)果分析
        4.4.2 焊接接頭環(huán)向殘余應(yīng)力場分布結(jié)果分析
    4.5 焊接殘余應(yīng)力試驗驗證
    4.6 本章小結(jié)
第五章 316NG核電管道焊縫裂紋擴展分析
    5.1 裂紋形成機理及裂紋擴展相關(guān)理論
        5.1.1 應(yīng)力強度因子
        5.1.2 J積分
        5.1.3 裂紋形狀
    5.2 焊接區(qū)域裂紋模型的建立
    5.3 316NG核電主管道裂紋擴展仿真結(jié)果分析
        5.3.1 裂紋應(yīng)力強度因子(KI)結(jié)果分析
        5.3.2 裂紋J積分結(jié)果分析
        5.3.3 焊接熱影響區(qū)域裂紋擴展規(guī)律分析
        5.3.4 裂紋尺寸對于裂紋擴展的影響分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
附錄



本文編號：3772837