本文關(guān)鍵詞：電站鍋爐T91鋼焊接溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文基于ANSYS平臺,分別對T91/12CrlMoV、T91/G102異種鋼接頭和T91/T91同種鋼接頭的焊接動態(tài)溫度場和應(yīng)力場進(jìn)行了研究。針對接頭的幾何特點(diǎn)和焊接過程的加熱特點(diǎn)建立有限元模型,選用高斯分布的熱源模型,利用函數(shù)的功能實(shí)現(xiàn)熱源的移動。采用非均勻網(wǎng)格劃分,在分析過程中充分考慮了相變潛熱以及材料熱物理性能和力學(xué)性能隨溫度的變化,并對材料的高溫性能參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)倪x取和調(diào)整。利用生死單元技術(shù)實(shí)現(xiàn)了雙道焊打底焊道與蓋面焊道焊接動態(tài)過程的依次模擬。模擬中采用間接法順序耦合分析焊接過程的熱—應(yīng)力效應(yīng)。并針對計算中存在的材料非線性、幾何非線性問題,選用雙線性材料模式,并采用小時間計算步長來提高計算的收斂性能,同時采用完全牛頓-拉普森方法進(jìn)行焊接應(yīng)力場的求解。 研究內(nèi)容包括:對三類接頭焊接過程溫度場的模擬,分析了焊接過程中溫度場的變化規(guī)律:對焊接過程的應(yīng)力場進(jìn)行了熱-力耦合分析:討論了兩類不同強(qiáng)度級別的耐熱異種鋼接頭的焊材選擇方案;分析了焊前預(yù)熱溫度和焊后去應(yīng)力熱處理對各類耐熱鋼接頭焊后殘余應(yīng)力的影響:模擬了實(shí)際工作載荷作用下各類接頭中的應(yīng)力分布狀況,討論了應(yīng)力分布對接頭使用壽命的影響。 模擬結(jié)果表明:為減小焊接殘余應(yīng)力,T91/G102、T91/12CrlMoV兩類異種鋼接頭焊接時選擇H10Cr5Mo中強(qiáng)焊材為宜;焊前預(yù)熱對降低T91鋼小口徑薄壁管接頭焊接殘余應(yīng)力意義不大,但對于改善接頭根部的微觀組織與力學(xué)性能乃至降低冷裂紋傾向均會起到積極作用;焊后去應(yīng)力熱處理有助于降低接頭中的焊接殘余應(yīng)力,延長接頭的使用壽命,其中對T91同種鋼接頭去應(yīng)力效果尤為顯著;在鍋爐內(nèi)長期高溫工作載荷作用下,異種鋼焊接接頭中會發(fā)生應(yīng)力松弛,但在低強(qiáng)鋼一側(cè)焊接熱影響區(qū)仍存在較高拉伸應(yīng)力峰值,易導(dǎo)致該部位的早期斷裂失效。 利用盲孔法之鉆孔法對部分接頭外表面的焊接殘余應(yīng)力狀況進(jìn)行了實(shí)測,驗(yàn)證了本文中模擬結(jié)果的可靠性及模擬方法的合理性。
【關(guān)鍵詞】：T91鋼 異種鋼接頭 數(shù)值模擬 有限元 溫度場 應(yīng)力場
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TG457.11
【目錄】：

• 第一章 緒論15-23
• 1.1 課題產(chǎn)生背景15-16
• 1.2 T91鋼的特點(diǎn)16-17
• 1.3 焊接數(shù)值模擬的概述17-18
• 1.4 焊接數(shù)值模擬的研究發(fā)展18-22
• 1.4.1 溫度場模擬18-19
• 1.4.2 應(yīng)力場模擬19-21
• 1.4.3 當(dāng)前的研究重點(diǎn)21
• 1.4.4 未來的發(fā)展趨勢21-22
• 1.5 課題的主要研究內(nèi)容22-23
• 第二章 有限元模型的建立23-30
• 2.1 ANSYS軟件簡介23-24
• 2.2 定義單元類型24-25
• 2.3 定義材料屬性25-26
• 2.4 建立幾何模型26-27
• 2.5 網(wǎng)格劃分27-28
• 2.6 生死單元28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-30
• 第三章 焊接溫度場的計算30-39
• 3.1 焊接溫度場的基本理論30
• 3.2 熱源模型30-31
• 3.3 潛熱的處理31-32
• 3.4 施加載荷32-33
• 3.4.1 生熱率32-33
• 3.4.2 對流系數(shù)33
• 3.5 求解措施33-35
• 3.5.1 普通選項(xiàng)33-34
• 3.5.2 非線性選項(xiàng)34
• 3.5.3 輸出控制34-35
• 3.6 焊接溫度場的計算結(jié)果35-38
• 3.6.1 溫度場總體分布狀況35-37
• 3.6.2 焊接熱循環(huán)曲線37-38
• 3.7 本章小結(jié)38-39
• 第四章 焊接應(yīng)力場的計算方法39-46
• 4.1 焊接應(yīng)力場的基本理論39-40
• 4.2 耦合場分析40-41
• 4.3 非線性問題41-43
• 4.3.1 非線性的類型42
• 4.3.2 非線性的處理42-43
• 4.4 管道環(huán)焊縫接頭殘余應(yīng)力分布的形成機(jī)理與特征43-44
• 4.5 本章小結(jié)44-46
• 第五章 焊接殘余應(yīng)力場的計算結(jié)果與分析46-58
• 5.1 異種鋼接頭三種焊材選用方案的對比性研究46-49
• 5.2 焊前不同預(yù)熱溫度對殘余應(yīng)力場分布狀況的影響49-50
• 5.3 焊后去應(yīng)力熱處理過程的數(shù)值模擬50-53
• 5.4 工作載荷作用下的接頭應(yīng)力狀況53-55
• 5.5 T91/T91、T91/G102和G102/G102接頭不同狀態(tài)下的應(yīng)力比較55-57
• 5.6 本章小結(jié)57-58
• 第六章 焊接殘余應(yīng)力場的測試驗(yàn)證58-62
• 6.1 試驗(yàn)測量方法58-59
• 6.1.1 測試原理58-59
• 6.1.2 測試儀器及試件59
• 6.1.3 試驗(yàn)測量過程59
• 6.2 模擬計算結(jié)果與試驗(yàn)測量結(jié)果的比較與分析59-62
• 第七章 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 碩士期間發(fā)表的論文67

【引證文獻(xiàn)】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 姜運(yùn)建;荊洪陽;徐連勇;張劍利;李劍;;P92鋼管道焊接殘余應(yīng)力場研究[A];壓力容器先進(jìn)技術(shù)——第七屆全國壓力容器學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 曾芳;大型滑履磨機(jī)結(jié)構(gòu)分析及焊接工藝研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 溫志先;海上吊機(jī)底座在不同焊接工藝下變形的數(shù)值模擬[D];天津大學(xué);2010年

2 常婧;DH40高強(qiáng)鋼大厚板焊接及焊接殘余應(yīng)力有限元分析[D];江蘇科技大學(xué);2011年

3 趙紅;用數(shù)值模擬的方法研究電站材料的焊接工藝[D];大連理工大學(xué);2006年

4 王傳標(biāo);熔焊熱過程的數(shù)值模擬與綜合分析[D];合肥工業(yè)大學(xué);2008年

5 宋榮武;鋁合金激光-MIG復(fù)合焊溫度場的數(shù)值模擬[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

6 李春艷;非熔化盤式電極焊縫清根溫度場與應(yīng)力場的模擬研究[D];中國石油大學(xué);2010年

7 劉為;汽車后驅(qū)動橋殼有限元分析[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

8 汪迎春;壓力容器焊接應(yīng)力與工作應(yīng)力耦合的數(shù)值模擬[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：電站鍋爐T91鋼焊接溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：282518