膜式水冷壁的使用不僅可以提高鍋爐的密封性和燃料的利用率,還可以降低爐墻的厚度和重量等,因而被廣泛地應用于大型鍋爐容器的內(nèi)壁。但是膜式水冷壁在工作條件下會受到火焰的高溫加熱和氣流的壓力等作用,極易產(chǎn)生高溫腐蝕,縮短其使用壽命。因此,國外逐步采用在膜式水冷壁的單面堆焊鎳基合金的方法來解決其高溫腐蝕問題。本文基于ANSYS軟件模擬分析了三種不同熱輸入量及三點約束條件對膜式水冷壁堆焊過程中的瞬態(tài)溫度場和殘余應力應變場分布的影響。并且利用試驗結(jié)果和模擬結(jié)果相互驗證和指導,最終形成能夠有效控制膜式水冷壁單面堆焊殘余變形的焊接方法。溫度場模擬結(jié)果表明,加熱過程中熱源所到達的位置溫度迅速達到熔點,熱源離開后溫度迅速降低到600℃左右,然后緩慢冷卻,且升溫速度明顯大于冷卻速度。熱源加熱10秒后溫度場開始呈準穩(wěn)態(tài)分布。隨著熱輸入的增加,熔池的最高溫度逐漸增加,溫差達到100℃以上,而冷卻速度逐漸變慢,使得熔池變深,焊縫熱影響區(qū)寬度變大。組織中鐵素體含量增多,珠光體含量降低,并出現(xiàn)了魏氏組織。應力應變場模擬分析結(jié)果表明,三種不同熱輸入得到的殘余應力分布云圖形狀類似,但是隨著熱輸入的增加,膜式水冷壁中殘余應力... 

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 選題背景介紹
    1.2 國內(nèi)外研究概況
        1.2.1 焊接瞬態(tài)溫度場有限元分析的研究進展
        1.2.2 焊接應力應變場有限元分析的研究進展
        1.2.3 有限元軟件在焊接熱應力分析中的應用和發(fā)展
        1.2.4 膜式水冷壁堆焊的研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
        1.3.1 研究內(nèi)容及方法
        1.3.2 課題的難點及創(chuàng)新點
第二章 研究方法
    2.1 研究的工藝路線
    2.2 有限元分析方法簡介
        2.2.1 有限元分析方法
        2.2.2 焊接數(shù)值模擬的特點
        2.2.3 ANSYS軟件簡介
    2.3 焊接溫度場和應力場的數(shù)值模擬方法
        2.3.1 經(jīng)典的傳熱學理論
        2.3.2 焊接溫度場的基本方程
        2.3.3 焊接應力應變場的數(shù)值模擬
        2.3.4 數(shù)值模擬的過程
    2.4 實驗及測試方法
        2.4.1 實驗材料
        2.4.2 實驗方法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 焊接溫度場計算
    3.1 溫度場結(jié)果云圖
    3.2 溫度場結(jié)果曲線
        3.2.1 移動熱源不同時刻溫度分布曲線
        3.2.2 垂直焊縫方向各點的溫度時間變化歷程
        3.2.3 沿焊縫方向上各點的溫度時間變化歷程
        3.2.4 沿厚度方向上各點的溫度時間變化歷程
    3.3 分析與討論
    3.4 本章小結(jié)
第四章 焊接殘余應力應變場計算
    4.1 不同熱輸入得到的殘余應力場結(jié)果
    4.2 施加三點約束得到的殘余應力場結(jié)果
    4.3 實驗結(jié)果與討論
    4.4 本章小結(jié)
第五章 全文總結(jié)與展望
致謝
參考文獻
研究生期間發(fā)表的成果


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3726570