本文選題：有限元數(shù)值計算　切入點：焊接工藝　出處：《北京石油化工學(xué)院》2016年碩士論文

【摘要】：常見的管殼式換熱器多采用圓形管板且管板厚度基本都在60mm以上,而采用矩形薄管板的管殼式換熱器則較為少見。與常見的圓形厚管板相比,矩形薄管板與換熱管焊接時對工藝的要求更高,否則容易產(chǎn)生焊接缺陷并且造成管板變形,一旦有焊接缺陷或者是較為嚴(yán)重的管板變形產(chǎn)生就會造成換熱器的密封性能下降或者內(nèi)部介質(zhì)泄漏,甚至造成嚴(yán)重的安全問題,因此對具有類似矩形薄管板設(shè)計的換熱器而言,管接頭焊接質(zhì)量和矩形薄管板的變形控制是換熱器生產(chǎn)過程中至關(guān)重要的一環(huán)。本課題以北京燕化正邦設(shè)備檢修有限公司生產(chǎn)的E-411系列換熱器為研究對象,該系列換熱器的特點是采用了矩形薄管板且管板厚度只有30mm,利用有限元數(shù)值模擬技術(shù)對管接頭的焊接應(yīng)力場以及管板變形情況進(jìn)行了計算并根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施,有效的提高了換熱器的生產(chǎn)質(zhì)量,并為以后類似的研究提供相應(yīng)的技術(shù)和理論支持。課題的主要研究內(nèi)容如下:1、焊接工藝參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)實際生產(chǎn)過程中的焊接情況確定了五組焊接工藝參數(shù),每組參數(shù)都有不同的電流電壓和焊接速度,利用有限元數(shù)值模擬計算管接頭在五組焊接工藝參數(shù)下的焊接應(yīng)力場,將計算結(jié)果進(jìn)行對比來找出最佳工藝參數(shù);2、焊接順序優(yōu)化。焊接順序的不同會造成管板上不同區(qū)域受熱順序的不同,可能會對管板的變形造成影響。本課題研究了兩種焊接順序:平行狀和放射狀,利用有限元數(shù)值模擬計算管板在兩種焊接順下的應(yīng)力應(yīng)變,通過計算結(jié)果的對比找出最優(yōu)的焊接順序;3、管板變形的控制。針對焊后管板內(nèi)凹的問題,考慮根據(jù)焊接反變形原理設(shè)計一種焊接工裝夾具,從有限元數(shù)值模擬和實驗兩個方面對該工裝的效能進(jìn)行驗證。
[Abstract]:Most of the common tube and shell heat exchangers use circular tubes and plates and the thickness of tubes and plates is above 60mm, while the shell and tube heat exchangers with rectangular thin tubes and plates are less common. When the rectangular thin tube plate and the heat transfer tube are welded, the process requirements are higher, otherwise, the welding defects are easy to occur and the tube plate will be deformed. Once there are welding defects or serious tube plate deformation, the sealing performance of the heat exchanger will decline or the internal medium will leak, and even cause serious safety problems, so for the heat exchanger with rectangular thin tube plate design, The welding quality of pipe joint and the deformation control of rectangular thin tube plate are very important in the process of heat exchanger production. In this paper, the E-411 series heat exchanger produced by Beijing Yanhua Zhengbang equipment repair Co., Ltd is taken as the research object. The characteristic of this series of heat exchangers is that the rectangular thin tube-plate is used and the thickness of the tube-plate is only 30mm. The welding stress field and the tube-plate deformation of the tube joint are calculated by using the finite element numerical simulation technique, and the results of the numerical simulation are presented. Corresponding improvement measures have been put forward. Effectively improve the production quality of the heat exchanger, And provide corresponding technical and theoretical support for similar research in the future. The main research contents of the subject are as follows: 1, optimization of welding process parameters. Five groups of welding process parameters are determined according to the welding conditions in actual production process. Each group of parameters has different current, voltage and welding speed. The welding stress field of tube joint under five groups of welding process parameters is calculated by finite element numerical simulation. The results of calculation are compared to find out the best process parameters and welding sequence optimization. Different welding sequence will result in different heating order of different regions on the tube and plate. In this paper, two kinds of welding sequences, parallel and radial, are studied. The stress and strain of tube and plate under two kinds of welding are calculated by finite element numerical simulation. Through the comparison of the calculation results, we find out the optimal welding sequence and the control of the tube plate deformation. In view of the problem of the inner concave of the pipe and plate after welding, we consider the design of a welding fixture according to the principle of welding reverse deformation. The effectiveness of the tooling is verified by finite element numerical simulation and experiment.
【學(xué)位授予單位】：北京石油化工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK172;TG44

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本文編號：1657103