本文關(guān)鍵詞：X80管線鋼接頭的焊接溫度場及應(yīng)力應(yīng)變場的數(shù)值模擬

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【摘要】：焊接是一個(gè)涉及到電弧物理、傳熱、冶金以及力學(xué)的復(fù)雜過程。焊接現(xiàn)象包括焊接時(shí)的電磁、傳熱過程、金屬的熔化與凝固、冷卻時(shí)的相變以及焊接應(yīng)力與變形等。隨著計(jì)算機(jī)計(jì)算水平的不斷提高和數(shù)值計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展,有限元數(shù)值模擬成為研究各種焊接現(xiàn)象的重要手段。本文系統(tǒng)地論述了焊接過程的有限元分析理論,并以非線性有限元分析為平臺,以X80管線鋼焊接接頭為研究對象,結(jié)合金屬物理學(xué)、焊接傳熱學(xué)以及力學(xué)等學(xué)科的基本理論。并采用試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的研究方法對非均質(zhì)的焊接接頭進(jìn)行了溫度場以及應(yīng)力應(yīng)變場的模擬模擬,并通過熱模擬法、膨脹法以及金相法測定了X80管線鋼的SH-CCT圖。數(shù)值模擬采用的是法國ESI公司開發(fā)的有限元分析軟件SYSWELD,并使用更加符合實(shí)際情況的雙橢球熱源模型,動(dòng)態(tài)模擬了X80管線鋼的整個(gè)焊接過程,獲得了焊接接頭的應(yīng)力應(yīng)變場的分布結(jié)果以及焊后殘余應(yīng)力的分布規(guī)律。并掌握了焊縫、熔合區(qū)以及熱影響區(qū)的焊接熱循環(huán)曲線,這為進(jìn)一步制定合理的焊接工藝路線提供了理論基礎(chǔ)。研究成果為建立管線鋼環(huán)焊縫韌性匹配原則提供理論指導(dǎo),同時(shí)為油氣管道安全服役提供基礎(chǔ)依據(jù)。運(yùn)用測溫系統(tǒng),采用在焊件表面安裝熱電偶的方式對焊件表面一些點(diǎn)的溫度進(jìn)行了現(xiàn)場測量。結(jié)果表明,在所測點(diǎn)溫度的數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好,得到焊接接頭的溫度變化規(guī)律,而且驗(yàn)證了模型的實(shí)用性。溫度場的數(shù)值模擬為進(jìn)一步研究接頭的應(yīng)力應(yīng)變場打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。還對X80管線鋼焊后接頭的橫向以及縱向殘余應(yīng)力進(jìn)行了測定,結(jié)果表明,數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)際測得結(jié)果基本一致,從而驗(yàn)證了焊接應(yīng)力場數(shù)值模擬結(jié)果的正確性。本文通過試驗(yàn)研究和模擬計(jì)算相結(jié)合,建立了科學(xué)可行的三維焊接溫度場及應(yīng)力應(yīng)變場的動(dòng)態(tài)模擬分析方法,為復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維焊接溫度場和應(yīng)力應(yīng)變場的分析提供了理論基礎(chǔ),促進(jìn)了有限元分析技術(shù)在焊接力學(xué)分析以及工程中的廣泛應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.11;TG407

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：1191991