發(fā)布時間：2024-03-07 23:56

　　曼型煤氣柜對平衡煤氣管網壓力和副產能源的產生與消耗有著至關重要的作用,因此煤氣柜在國內外鋼鐵廠區(qū)與化工廠區(qū)中廣泛應用。但是立柱和側板焊縫處密封油滲漏的問題嚴重影響著煤氣柜的正常運行,因此對焊縫殘余應力的研究對于保證煤氣柜能夠長期穩(wěn)定運行十分重要。本文基于ANSYS軟件采用熱結構間接耦合法對曼型煤氣柜滲漏油失效部位及其撓性加固結構進行焊接模擬分析。首先利用單元生死技術和以內生熱率形式加載熱源來實現(xiàn)熱源的移動,得到焊接溫度場的分布規(guī)律。其次,得到焊接應力場的分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)在焊縫處局部的Mises應力超過了材料的屈服極限,且存在著較大的縱向殘余應力,焊接殘余應力是曼型煤氣柜失效的主要原因之一。最后得到了含有相同弦長不同曲率半徑的撓性加固結構的焊件的應力場分布,發(fā)現(xiàn)撓性結構可有效的降低焊接殘余應力,撓性補強的效果顯著,通過對比得到合理的曲率半徑。本文分析表明撓性補強結構可以作為治理曼型煤氣柜滲漏油失效問題的一種方法。

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的背景以及來源
        1.1.1 選題的背景
        1.1.2 選題的來源
    1.2 焊接殘余應力概述
    1.3 焊接模擬的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 焊接溫度場的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 焊接應力場的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內容
第2章 焊接模擬有限元分析理論
    2.1 有限元理論
    2.2 焊接溫度場理論
        2.2.1 熱傳導的基本理論
        2.2.2 瞬態(tài)溫度場的求解
    2.3 焊接應力場的有限元理論
        2.3.1 焊接應力場的有限元分析
        2.3.2 焊接應力場的有限元求解方法
    2.4 有限元軟件ANSYS在焊接模擬中的應用
    2.5 本章小結
第3章 曼型煤氣柜焊接結構有限元建模和溫度場分析
    3.1 有限元模型的建立
        3.1.1 曼型煤氣柜的基本結構
        3.1.2 計算模型的簡化
        3.1.3 單元選擇和網格劃分
        3.1.4 焊接工藝和材料性能參數(shù)
    3.2 焊接過程熱源的加載
        3.2.1 生死單元技術
        3.2.2 焊接熱源
        3.2.3 移動熱源的加載
    3.3 初始條件和邊界條件的設定
    3.4 確定時間步長
    3.5 溫度場分布
        3.5.1 焊接加熱階段溫度場分布
        3.5.2 焊接冷卻階段溫度場分布
    3.6 本章小結
第4章 焊接應力場的數(shù)值模擬
    4.1 單元類型轉換
    4.2 邊界條件的施加
    4.3 大應變效應
    4.4 牛頓—拉普森(Newton—Raphson)選項
    4.5 求解
    4.6 計算結果和分析
        4.6.1 應力分析
        4.6.2 位移分析和塑性應變分析
    4.7 本章小結
第5章 含撓性加固結構的焊接殘余應力分析
    5.1 含有撓性結構的局部煤氣柜有限元模型
        5.1.1 撓性加固結構的具體設計尺寸
        5.1.2 材料屬性和初值條件
    5.2 計算結果與分析
        5.2.1 等效當量應力和塑性應變分析
        5.2.2 單向峰值應力分析
    5.3 含有撓性結構與不含有撓性結構的殘余應力比較分析
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝
附錄在讀期間科研成果



本文編號：3921724