焊接是核電設(shè)備中常見的連接成型方式。作為焊接結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),焊縫的質(zhì)量和性能直接關(guān)系到核電設(shè)備的安全運(yùn)行和服役壽命。由于長期在高溫、高壓環(huán)境下運(yùn)行,焊接接頭中常會(huì)發(fā)生蠕變裂紋、應(yīng)力腐蝕裂紋等早期失效行為。焊接殘余應(yīng)力作為焊縫早期失效行為的主要誘因,是核電設(shè)備結(jié)構(gòu)完整性和安全使用壽命評估的重要指標(biāo)。典型的核電材料,諸如Cr-Mo鋼和NiCrMoV鋼,在焊接過程中會(huì)發(fā)生固態(tài)相變,影響焊接殘余應(yīng)力的演化過程和分布特征。在厚大結(jié)構(gòu)多層多道焊過程中,固態(tài)相變對焊接殘余應(yīng)力的影響更為明顯,回火效應(yīng)也不容忽視。此外,環(huán)焊縫焊接始終端位置的應(yīng)力分布特征和演化過程也值得關(guān)注。由于采用實(shí)驗(yàn)手段難以準(zhǔn)確獲取大型焊接結(jié)構(gòu)上的殘余應(yīng)力分布,特別是焊縫內(nèi)部或應(yīng)力梯度較大的位置,數(shù)值模擬方法就成為了解決該問題的最佳途徑。開發(fā)可靠的數(shù)值計(jì)算方法,澄清固態(tài)相變、回火效應(yīng)和始終端效應(yīng)對核電材料焊接殘余應(yīng)力的影響,將有助于工程人員預(yù)測實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力分布,評價(jià)核電設(shè)備的安全服役壽命。本文以核電設(shè)備中常見的30Cr2Ni4MoV鋼、P92鋼和2.25Cr-1Mo鋼為研究對象,基于焊接專用有限元軟件SYSWELD,開發(fā)了... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

焊接轉(zhuǎn)子示意圖

在有限元計(jì)算時(shí)，要重點(diǎn)考慮主要因素，忽略次要因素。本文所采用的有限元計(jì)算方法如圖2.1 所示，其中虛線表示計(jì)算模型沒有考慮力學(xué)計(jì)算對溫度-組織耦合計(jì)算結(jié)果的反饋影響。在進(jìn)行有限元計(jì)算時(shí)，首先根據(jù)實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)的尺寸和焊道布置建立網(wǎng)格模型并劃分焊道，然后針對焊接涉及的材料及成分確定材料熱物理參數(shù)，再根據(jù)實(shí)際焊接過程中的焊接條件和散熱條件定義有限元計(jì)算模型中的對應(yīng)環(huán)節(jié)。將以上三點(diǎn)帶入 SYSWELD 求解器中進(jìn)行熱分析計(jì)算，求得焊接過程的溫度場。再將熱分析計(jì)算的結(jié)果和材料力學(xué)性能參數(shù)以及拘束條件共同帶入 SYSWELD 求解器進(jìn)行力學(xué)分析計(jì)算，求得焊接過程的應(yīng)力分布，最終獲取完整的焊接過程數(shù)值模擬結(jié)果。整個(gè)流程如圖 2.2 所示。

12圖 2.2 有限元模擬流程圖.2.2 Flowchart of finite element method (FEM) simul計(jì)算，焊接電弧傳熱的控制方程如下所示：( )arcpTqc Tt t + 料密度（3g mm ），pc 為比熱容（1 J g K 1 1K ）， 為拉普拉斯算子，arcq 為焊接熱源熱量損失只考慮對流傳熱cq 和輻射散熱rq ，分n 定律描述：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]汽輪機(jī)焊接轉(zhuǎn)子接頭殘余應(yīng)力研究一:25Cr2Ni2MoV鋼核電轉(zhuǎn)子模擬件熱處理前后殘余應(yīng)力的對比[J]. 蔡志鵬,黃欣泉,潘際鑾,劉霞,喬尚飛,沈紅衛(wèi).  熱力透平. 2011(03)
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博士論文
[1]30Cr2Ni4MoV鋼低壓轉(zhuǎn)子熱處理工藝的研究[D]. 陳睿愷.上海交通大學(xué) 2012



本文編號(hào)：2910728