焊接是核電設備中常見的連接成型方式。作為焊接結構的薄弱環(huán)節(jié),焊縫的質(zhì)量和性能直接關系到核電設備的安全運行和服役壽命。由于長期在高溫、高壓環(huán)境下運行,焊接接頭中常會發(fā)生蠕變裂紋、應力腐蝕裂紋等早期失效行為。焊接殘余應力作為焊縫早期失效行為的主要誘因,是核電設備結構完整性和安全使用壽命評估的重要指標。典型的核電材料,諸如Cr-Mo鋼和NiCrMoV鋼,在焊接過程中會發(fā)生固態(tài)相變,影響焊接殘余應力的演化過程和分布特征。在厚大結構多層多道焊過程中,固態(tài)相變對焊接殘余應力的影響更為明顯,回火效應也不容忽視。此外,環(huán)焊縫焊接始終端位置的應力分布特征和演化過程也值得關注。由于采用實驗手段難以準確獲取大型焊接結構上的殘余應力分布,特別是焊縫內(nèi)部或應力梯度較大的位置,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)值計算方法,澄清固態(tài)相變、回火效應和始終端效應對核電材料焊接殘余應力的影響,將有助于工程人員預測實際焊接結構的殘余應力分布,評價核電設備的安全服役壽命。本文以核電設備中常見的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

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

焊接轉(zhuǎn)子示意圖

在有限元計算時，要重點考慮主要因素，忽略次要因素。本文所采用的有限元計算方法如圖2.1 所示，其中虛線表示計算模型沒有考慮力學計算對溫度-組織耦合計算結果的反饋影響。在進行有限元計算時，首先根據(jù)實際焊接結構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)實際焊接過程中的焊接條件和散熱條件定義有限元計算模型中的對應環(huán)節(jié)。將以上三點帶入 SYSWELD 求解器中進行熱分析計算，求得焊接過程的溫度場。再將熱分析計算的結果和材料力學性能參數(shù)以及拘束條件共同帶入 SYSWELD 求解器進行力學分析計算，求得焊接過程的應力分布，最終獲取完整的焊接過程數(shù)值模擬結果。整個流程如圖 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】：
期刊論文
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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 2012



本文編號：2910728