本文關(guān)鍵詞：厚壁管環(huán)焊縫焊接溫度場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬及工藝分析

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【摘要】：長(zhǎng)管運(yùn)輸過程中,厚壁管道焊接是一項(xiàng)十分重要的技術(shù),焊縫形成的優(yōu)劣直接影響到管道運(yùn)輸過程的效率,較差的焊縫會(huì)產(chǎn)生斷裂,厚壁管殘余應(yīng)力的分布對(duì)于焊縫各部位的分析至關(guān)重要,而溫度場(chǎng)的模擬為應(yīng)力場(chǎng)的分析提供的熱文件成為了分析依據(jù)。本文通過使用ANSYS仿真軟件對(duì)厚壁進(jìn)行溫度場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)的有限元數(shù)值模擬,在一定的熱力學(xué)的基本理論上,選擇高斯熱源模型,利用ANSYS命令流APDL語言進(jìn)行有限元模型的建立,考慮相變過程中發(fā)生的潛熱現(xiàn)象,選擇合理的網(wǎng)格大小,選用合理的邊界條件進(jìn)行約束。前處理之后進(jìn)行過程分析的加載,設(shè)定各種邊界條件及步長(zhǎng),加載過程結(jié)束后進(jìn)行最為重要的后處理部分。在徑向后處理分析中,模擬出最后一層焊縫的熱循環(huán)曲線表明：焊接初期焊縫20mm處節(jié)點(diǎn)受上一層余熱影響溫度上升較快；焊接后期臨近結(jié)束72s左右,受到低碳鋼組織變化、空氣對(duì)流等綜合因素影響,冷卻速度下降極為劇烈。所得出熱循環(huán)曲線圖表明焊縫中心熱源點(diǎn)到達(dá)的最大溫度隨著距焊縫中心沿著管壁徑向移動(dòng)而逐漸降低。在殘余應(yīng)力的分析中利用生成的.rth熱載荷文件進(jìn)行熱-力耦合分析,模擬的云圖表明熱力耦合過程時(shí)焊件發(fā)生了明顯的形變,節(jié)點(diǎn)受到切向應(yīng)力作用比徑向應(yīng)力更為明顯。焊縫中心處等效應(yīng)力隨著焊接時(shí)間的增加成緩慢地非線性增加,到達(dá)該點(diǎn)之前幾秒鐘左右達(dá)到最大值,之后形成熔池,等效應(yīng)力達(dá)到最小點(diǎn),形成熔池之后等效應(yīng)力急劇增加,形成的穩(wěn)定值小于之前焊接過程的最大等效應(yīng)力。隨著節(jié)點(diǎn)距焊縫中心的遠(yuǎn)離,沿著半徑的方向各點(diǎn)到達(dá)形成等效應(yīng)力最大值的時(shí)間逐漸增加,形成熔池的等效應(yīng)力逐漸增大,即形成的熔池區(qū)域也逐漸變小,加熱過程中節(jié)點(diǎn)主要受到壓應(yīng)力影響,形成熔池之后的冷卻過程則主要受拉應(yīng)力影響在軸向后處理分析中,通過不同工藝參數(shù)進(jìn)行對(duì)比研究,后處理結(jié)果表明：熱源中心處最大溫度隨著焊接電壓及焊接電流的增加增大；熱源中心處最大溫度隨著焊接速度的減慢而增大,速度的減慢導(dǎo)致相變停留時(shí)間的增加；熱源中心處最大溫度隨焊接熱源半徑的增加而減小,雙道焊焊接中第二道焊的最大溫度也隨之降低,同時(shí)導(dǎo)致相變停留時(shí)間的增加；雙道焊焊接的熱循環(huán)曲線表明,第二道焊熱循環(huán)的最大溫度增加的同時(shí)可以減少相變的停留時(shí)間。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG457.6

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

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本文編號(hào)：1180964