本文關(guān)鍵詞：核電壓力容器安全端焊接接頭殘余應(yīng)力場數(shù)值模擬研究

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【摘要】：壓力容器安全端異種金屬焊接接頭作為關(guān)鍵核電結(jié)構(gòu),其安全性能直接影響著核電站的安全運(yùn)營。而安全端焊接過程所產(chǎn)生的焊接殘余應(yīng)力,是壓力容器安全端焊接接頭破壞和失效的主要因素之一。為了解壓力容器安全端異種金屬焊接接頭殘余應(yīng)力的分布規(guī)律,本文采用有限元數(shù)值模擬方法,完成的主要研究工作有:(1)以異種金屬雙V型坡口焊接接頭平板對接焊為研究對象,利用ANSYS軟件建立了有限元模型,并采用移動熱源加載方式、施加對流換熱系數(shù)和使用多層多道焊接工藝的方法,對焊接過程進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到了熱循環(huán)曲線以及溫度場的分布情況;(2)采用ANSYS中的熱-應(yīng)力間接耦合法,通過轉(zhuǎn)換單元類型、定義材料參數(shù)、施加合理的邊界約束條件、生死單元法,計算得出了焊接接頭平板模型在溫度耦合場下的殘余應(yīng)力場;(3)分析了核電焊接工藝條件下,核電壓力容器安全端異種金屬焊接接頭焊接過程中的溫度場變化以及殘余應(yīng)力場,并討論了焊接順序和層數(shù)對焊接殘余應(yīng)力的影響規(guī)律。本文研究成果為定量預(yù)測核電壓力容器安全端異種金屬焊接接頭殘余應(yīng)力場下裂紋擴(kuò)展和疲勞斷裂提供了一定的依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：異種金屬焊接接頭 ANSYS 生死單元 溫度場 殘余應(yīng)力場
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM623;TG407
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題研究的背景及意義8-9
• 1.2 焊接殘余應(yīng)力場國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-12
• 1.2.1 焊接殘余應(yīng)力場實驗研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 焊接殘余應(yīng)力場數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 論文研究內(nèi)容、研究方法和技術(shù)路線12-15
• 1.3.1 研究內(nèi)容12-13
• 1.3.2 研究方法13
• 1.3.3 技術(shù)路線13-15
• 2 核電焊接接頭平板模型溫度場數(shù)值模擬15-26
• 2.1 焊接溫度場有限元分析理論15-19
• 2.1.1 焊接傳熱的基本形式15-17
• 2.1.2 焊接溫度場的有限元基本方程17-18
• 2.1.3 焊接熱源模型18-19
• 2.2 平板對接焊溫度場數(shù)值模擬19-25
• 2.2.1 研究對象19-20
• 2.2.2 材料模型的建立20-21
• 2.2.3 焊接熱源載荷施加及計算21
• 2.2.4 溫度場數(shù)值模擬結(jié)果分析21-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 3 核電焊接接頭平板模型殘余應(yīng)力場數(shù)值模擬26-33
• 3.1 焊接應(yīng)力場有限元理論26-29
• 3.2 平板對接焊接殘余應(yīng)力場數(shù)值模擬29-32
• 3.2.1 有限元模型的建立29-30
• 3.2.2 邊界條件的設(shè)定及計算30
• 3.2.3 平板對接焊殘余應(yīng)力場數(shù)值模擬結(jié)果分析30-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 4 核電壓力容器安全端焊接接頭殘余應(yīng)力場數(shù)值模擬33-48
• 4.1 研究對象33-37
• 4.1.1 幾何模型33-34
• 4.1.2 材料參數(shù)34-35
• 4.1.3 有限元模型的建立35-36
• 4.1.4 焊接工藝36
• 4.1.5 焊接接頭邊界條件及載荷設(shè)定36
• 4.1.6 焊接熱源模型36-37
• 4.2 安全端焊接接頭溫度場數(shù)值模擬結(jié)果分析37-39
• 4.2.1 安全端焊接接頭焊接過程中溫度場分布37
• 4.2.2 安全端焊接接頭最終溫度場分布37-38
• 4.2.3 安全端焊接接頭焊縫截面溫度場分布38-39
• 4.3 安全端焊接接頭殘余應(yīng)力場數(shù)值模擬結(jié)果分析39-47
• 4.3.1 焊接接頭外表面殘余應(yīng)力場分布39-41
• 4.3.2 焊接接頭內(nèi)表面殘余應(yīng)力場分布41-43
• 4.3.3 焊接接頭焊縫截面殘余應(yīng)力場分布43-45
• 4.3.4 焊接接頭焊縫中心深度方向殘余應(yīng)力分布45
• 4.3.5 焊接層數(shù)對殘余應(yīng)力分布的影響分析45-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 5 結(jié)論與展望48-50
• 5.1 結(jié)論48
• 5.2 展望48-50
• 致謝50-51
• 參考文獻(xiàn)51-54
• 附錄Ⅰ：基于ANSYS焊接流程圖54-55
• 附錄Ⅱ：ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言55-65
• 附錄Ⅲ：攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果65

【相似文獻(xiàn)】

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