本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度大厚度樁腿板材切割工藝力學(xué)行為研究

  更多相關(guān)文章： 樁腿齒條板 ANSYS 切割殘余應(yīng)力 預(yù)熱

【摘要】：海洋平臺(tái)樁腿齒條板承載著整個(gè)平臺(tái)重量和周?chē)d荷,是海洋平臺(tái)最重要的核心部件,樁腿板材切割殘余應(yīng)力、應(yīng)變的存在會(huì)影響后續(xù)的焊接質(zhì)量,降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,甚至產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展的隱患,這對(duì)整個(gè)平臺(tái)制造都不利。本論文基于江蘇省研究生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目,研究高強(qiáng)度大厚度樁腿板材切割工藝中的殘余應(yīng)力應(yīng)變大小、分布規(guī)律,以及切割殘余應(yīng)力對(duì)后續(xù)焊接的影響,對(duì)海洋平臺(tái)整體工藝制造具有實(shí)際意義。本論文闡述了熱彈塑性有限元基本理論,對(duì)齒條板的切割工藝進(jìn)行了相關(guān)分析研究,利用ANSYS有限元軟件對(duì)樁腿板材預(yù)熱進(jìn)行了數(shù)值模擬。利用溫度場(chǎng)疊加原理,引入厚度修正系數(shù),建立合適的氧氣切割厚板雙熱源溫度場(chǎng)模型。研究平板氧乙炔切割數(shù)值模擬的溫度場(chǎng)以及應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng),得到平板切割數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比,對(duì)文中所選熱源模型的進(jìn)行驗(yàn)證。建立齒條板的氧乙炔切割數(shù)值模擬模型,分析結(jié)果的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律。最后為了分析切割殘余應(yīng)力對(duì)后續(xù)樁腿齒條板焊接工藝的影響,建立了齒條板與半圓管的焊接數(shù)值模型以及齒條板的對(duì)接焊的數(shù)值模型,為了貼合實(shí)際,大厚度板模型的焊縫采用多層多道焊。通過(guò)計(jì)算分析,得到了NV E690一些新的高溫?zé)嵛锢硇阅軈?shù)如電阻率,磁導(dǎo)率等,并對(duì)樁腿板材預(yù)熱的重要性做了說(shuō)明,使用碳當(dāng)量計(jì)算公式并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝確定了NV E690板材切割選用整體預(yù)熱,預(yù)熱溫度為220℃,樁腿齒條板焊接時(shí)采用局部預(yù)熱,預(yù)熱溫度為150℃左右。利用有限元分析軟件對(duì)樁腿平板切割進(jìn)行數(shù)值模擬,得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了熱源模型的可行性,得到了大厚度工件最佳修正系數(shù),提出的熱源模型可應(yīng)用在大厚度板上。通過(guò)對(duì)樁腿齒條板切割數(shù)值模擬得到了樁腿齒條板切割后的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。接著對(duì)比分析是否消除樁腿齒條板切割殘余應(yīng)力,得到了樁腿板材沒(méi)有消除切割殘余應(yīng)力對(duì)后續(xù)焊接工藝影響較大,而且樁腿齒條板與半圓管的焊接部位、樁腿齒條板的齒根部位的應(yīng)力、應(yīng)變值變化最大,這將對(duì)整個(gè)工件性能都有不利影響,最后對(duì)樁腿齒條板的對(duì)接焊接做了數(shù)值模擬分析,沒(méi)有消除焊接殘余應(yīng)力的焊接部位應(yīng)力應(yīng)變值變化很大。高強(qiáng)度大厚度樁腿板材工藝力學(xué)數(shù)值模擬研究不僅再現(xiàn)了實(shí)際樁腿板材切割、焊接工藝過(guò)程,而且對(duì)樁腿板材工藝制造提供一定數(shù)據(jù)理論支持。
【關(guān)鍵詞】：樁腿齒條板 ANSYS 切割殘余應(yīng)力 預(yù)熱
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG48
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 第1章 緒論15-23
• 1.1 選題的背景和意義15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外切割數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀16-21
• 1.2.1 切割過(guò)程數(shù)值模擬在國(guó)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.2 切割過(guò)程數(shù)值模擬在國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀18-21
• 1.3 研究的基本內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)21-22
• 1.4 本章小結(jié)22-23
• 第2章 熱力學(xué)有限元理論基礎(chǔ)23-39
• 2.1 有限元法介紹23-25
• 2.1.1 有限元法簡(jiǎn)介23
• 2.1.2 有限元法原理及運(yùn)用步驟23-24
• 2.1.3 有限元分析24-25
• 2.2 傳熱學(xué)基本理論25-28
• 2.2.1 傳熱的基本形式25
• 2.2.2 傳熱的基本定律方程25-27
• 2.2.3 熱力學(xué)第一定律27-28
• 2.3 有限元方法 —熱分析28-29
• 2.4 溫度場(chǎng)的基本理論29-33
• 2.4.1 導(dǎo)熱微分方程的形式29-30
• 2.4.2 導(dǎo)熱微分方程的定解條件30-31
• 2.4.3 穩(wěn)態(tài)態(tài)溫度場(chǎng)分析31
• 2.4.4 非穩(wěn)態(tài)態(tài)溫度場(chǎng)分析31-33
• 2.4.4.1 空間域的離散32
• 2.4.4.2 時(shí)間域的離散32-33
• 2.5 應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的基本理論33-38
• 2.5.1 屈服準(zhǔn)則33-34
• 2.5.2 流動(dòng)準(zhǔn)則34
• 2.5.3 強(qiáng)化準(zhǔn)則34-35
• 2.5.4 熱彈塑性基本理論35-38
• 2.5.4.1 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系35-37
• 2.5.4.2 平衡方程37-38
• 2.5.4.3 求解方程38
• 2.6 本章小結(jié)38-39
• 第3章 樁腿板材切割工藝分析及板材預(yù)熱研究39-61
• 3.1 海洋平臺(tái)樁腿及齒條板的分析39-41
• 3.1.1 海洋平臺(tái)的簡(jiǎn)要概述39
• 3.1.2 自升式海洋平臺(tái)樁腿及齒條板分析39-41
• 3.2 海洋平臺(tái)樁腿制造工藝流程分析41-46
• 3.2.1 齒條板的切割工藝流程41-42
• 3.2.2 齒條板的焊接工藝流程42-45
• 3.2.3 減少焊接變形的工藝措施45-46
• 3.2.4 樁腿的裝配工藝流程46
• 3.3 預(yù)熱的必要性、原則及設(shè)備46-49
• 3.3.1 切割與焊接前預(yù)熱的必要性46-47
• 3.3.2 預(yù)熱原則47-48
• 3.3.3 預(yù)熱設(shè)備48-49
• 3.4 預(yù)熱方式的選擇49-50
• 3.5 板材數(shù)值模擬切割過(guò)程中ANSYS計(jì)算方法50-53
• 3.6 預(yù)熱的數(shù)值模擬53-60
• 3.6.1 NVE690材料參數(shù)確定53-54
• 3.6.2 預(yù)熱的溫度確定54-56
• 3.6.3 NVE690高強(qiáng)度鋼平板預(yù)熱56-60
• 3.6.3.1 平板模型的建立56-57
• 3.6.3.2 預(yù)熱計(jì)算結(jié)果分析57-60
• 3.6.3.2.1 預(yù)熱應(yīng)力結(jié)果分析57-58
• 3.6.3.2.2 預(yù)熱應(yīng)變結(jié)果分析58-60
• 3.7 本章小結(jié)60-61
• 第4章 海洋平臺(tái)樁腿板材切割工藝數(shù)值模擬61-85
• 4.1 熱源模型的選擇61-64
• 4.1.1 一些常見(jiàn)的熱源模型61
• 4.1.2 本文熱源模型的選擇61-64
• 4.2 平板的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證64-76
• 4.2.1 平板的溫度場(chǎng)計(jì)算65-70
• 4.2.2 平板的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)分析70-74
• 4.2.3 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較74-76
• 4.2.3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)74-75
• 4.2.3.2 結(jié)果分析比較75-76
• 4.3 齒條板的數(shù)值模擬仿真76-84
• 4.3.1 齒條板的溫度場(chǎng)分析77-80
• 4.3.2 齒條板的應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)分析80-84
• 4.4 本章小結(jié)84-85
• 第5章 切割殘余應(yīng)力對(duì)后續(xù)焊接工藝影響分析85-110
• 5.1 齒條板與半圓管焊接的數(shù)值模擬85-99
• 5.1.1 模型的建立85-86
• 5.1.2 切割殘余應(yīng)力在焊接模擬中的計(jì)算和結(jié)果分析86-97
• 5.1.2.1 焊接溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析86-89
• 5.1.2.2 焊件取樣點(diǎn)的熱循環(huán)曲線89-91
• 5.1.2.3 焊接應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算和結(jié)果分析91-97
• 5.1.3 分析切割殘余應(yīng)力對(duì)焊接的影響97-99
• 5.1.3.1 消除切割殘余應(yīng)力的焊接應(yīng)力場(chǎng)97-98
• 5.1.3.2 切割殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)果影響分析比較98-99
• 5.1.4 焊接殘余應(yīng)力的測(cè)試方法99
• 5.2 齒條板對(duì)接焊的數(shù)值模擬99-109
• 5.2.1 模型的建立100
• 5.2.2 殘余應(yīng)力在焊接模擬中的計(jì)算和結(jié)果分析100-108
• 5.2.2.1 焊接溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果分析100-104
• 5.2.2.2 殘余應(yīng)力對(duì)焊接結(jié)果影響分析比較104-108
• 5.2.3 焊后消除殘余應(yīng)力的一些方法108-109
• 5.3 本章小結(jié)109-110
• 總結(jié)與展望110-112
• 參考文獻(xiàn)112-115
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文115-116
• 致謝116

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

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本文編號(hào)：782893