本文關(guān)鍵詞：低活化鐵素體馬氏體鋼焊接模擬與實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 聚變堆 包層 溫度場(chǎng) 應(yīng)力場(chǎng) 模擬 焊接

【摘要】：托卡馬克的核聚變裝置是世界上被公認(rèn)可以實(shí)現(xiàn)磁約束核聚變的裝置,未來(lái)可以用此裝置實(shí)現(xiàn)聚變能發(fā)電。其中核聚變裝置最為重要的部件之一是包層模塊。由于包層模塊工作條件比較惡劣,因此對(duì)結(jié)構(gòu)材料的各方面性能要求都比較高,低活化鐵素體/馬氏體鋼(簡(jiǎn)稱RAFM鋼)以其優(yōu)良的物理性能、機(jī)械性能被科學(xué)家看作是未來(lái)聚變堆的最理想結(jié)構(gòu)材料。焊接作為重要的制造工藝被廣泛用于包層的各個(gè)重要部位的接合。中國(guó)在RAFM鋼焊接方面的研究相對(duì)較少,目前正處于研究測(cè)試階段,需要進(jìn)一步研究RAFM鋼的焊接制造工藝技術(shù)。為尋找RAFM鋼合適的焊接方法和工藝,本文在ANSYS有限元分析軟件的基礎(chǔ)上,針對(duì)RAFM鋼包層焊接工藝,分別設(shè)計(jì)了TIG焊、激光焊以及電子束焊三種焊接方法進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容有:1.以ANSYS有限元分析軟件為基礎(chǔ),運(yùn)用APDL參數(shù)化語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模,實(shí)現(xiàn)整個(gè)焊接過(guò)程的動(dòng)態(tài)模擬,分別采用均勻熱源、高斯熱源以及電子束熱源模型,建立了精準(zhǔn)的RAFM鋼TIG焊、激光焊、電子束焊平板對(duì)接三維有限元模型,提高了計(jì)算精度。2.通過(guò)模擬計(jì)算和實(shí)測(cè)得出瞬態(tài)溫度場(chǎng)的分布以及焊件不同位置在焊接過(guò)程中經(jīng)歷的焊接熱循環(huán)曲線,驗(yàn)證了ANSYS模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的一致性。對(duì)焊后三種焊件分別測(cè)量熱影響區(qū)寬度、焊縫寬度以及焊后的變形量等,并將三種焊件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析比較。3.采用熱-結(jié)構(gòu)耦合技術(shù),模擬TIG焊、激光焊、電子束焊焊后殘余應(yīng)力,并運(yùn)用盲孔法測(cè)量三種焊接方式下焊件不同位置的殘余應(yīng)力,并與模擬值分析比較,得出正確的RAFM鋼焊件殘余應(yīng)力分布情況。4.對(duì)三種焊接方式下的焊件進(jìn)行各項(xiàng)力學(xué)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn),并將所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,結(jié)果表明:電子束焊試件溫度分布和殘余應(yīng)力分布都較其他兩種小,各項(xiàng)力學(xué)性能都最為優(yōu)異,最合適用于RAFM鋼焊接。
【關(guān)鍵詞】：聚變堆 包層 溫度場(chǎng) 應(yīng)力場(chǎng) 模擬 焊接
【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG457.11
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-13
• 第一章 緒論13-18
• 1.1 研究背景及課題來(lái)源13-14
• 1.2 RAFM鋼的特點(diǎn)焊接性能14-15
• 1.3 RAFM鋼焊接的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15
• 1.4 焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)15
• 1.5 焊接熱源研究現(xiàn)狀15-17
• 1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第二章 RAFM鋼焊接數(shù)值模擬18-29
• 2.1 單元的選取及網(wǎng)格劃分18
• 2.2 RAFM鋼的材料參數(shù)18-19
• 2.3 熱源的選取、邊界條件及約束設(shè)置19-20
• 2.4 溫度場(chǎng)結(jié)果分析20-26
• 2.4.1 TIG焊溫度場(chǎng)分析20-22
• 2.4.2 激光焊溫度場(chǎng)分析22-24
• 2.4.3 電子束焊溫度場(chǎng)分析24-26
• 2.5 焊接應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果分析26-28
• 2.5.1 TIG焊應(yīng)力場(chǎng)分析26
• 2.5.2 激光焊應(yīng)力場(chǎng)分析26-27
• 2.5.3 電子束焊應(yīng)力場(chǎng)分析27-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第三章 RAFM鋼焊接實(shí)驗(yàn)29-49
• 3.1 焊接實(shí)驗(yàn)29-33
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)材料29
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)前對(duì)RAFM鋼的切割和清洗29
• 3.1.3 焊接實(shí)驗(yàn)裝置29-31
• 3.1.4 焊接實(shí)驗(yàn)方法31-33
• 3.2 溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)33-36
• 3.2.1 TIG焊溫度實(shí)驗(yàn)結(jié)果33-34
• 3.2.2 激光焊溫度實(shí)驗(yàn)結(jié)果34-35
• 3.2.3 電子束焊溫度實(shí)驗(yàn)結(jié)果35-36
• 3.3 焊接殘余應(yīng)力實(shí)驗(yàn)36-40
• 3.3.1 盲孔法殘余應(yīng)力原理36-37
• 3.3.2 殘余應(yīng)力設(shè)備37-38
• 3.3.3 殘余應(yīng)力測(cè)量步驟38-40
• 3.4 焊接殘余應(yīng)力試驗(yàn)結(jié)果40-42
• 3.4.1 TIG焊殘余應(yīng)力結(jié)果分析40-41
• 3.4.2 激光焊殘余應(yīng)力結(jié)果分析41
• 3.4.3 電子束焊殘余應(yīng)力結(jié)果分析41-42
• 3.5 焊接性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)42-48
• 3.5.1 焊接外觀檢測(cè)與無(wú)損探傷42-43
• 3.5.2 拉伸性能測(cè)試43-44
• 3.5.3 沖擊測(cè)試44-45
• 3.5.4 硬度測(cè)試45-46
• 3.5.5 接頭組織性能分析46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第四章 模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較49-61
• 4.1 溫度模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較49-53
• 4.1.1 TIG焊溫度模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較49-50
• 4.1.2 激光焊溫度模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較50-52
• 4.1.3 電子束焊溫度模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較52-53
• 4.2 殘余應(yīng)力模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較53-57
• 4.2.1 TIG殘余應(yīng)力與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較53-54
• 4.2.2 激光焊殘余應(yīng)力模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較54-55
• 4.2.3 電子束焊殘余應(yīng)力模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較55-57
• 4.3 三種焊接方式模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較57-59
• 4.3.1 三種焊接方式溫度比較57-58
• 4.3.2 殘余應(yīng)力結(jié)果對(duì)比58-59
• 4.4 本章小結(jié)59-61
• 第五章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 結(jié)論與創(chuàng)新61
• 5.2 不足與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 作者簡(jiǎn)介68-69
• `攻讀碩士期間發(fā)表的論文69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1000639