本文關鍵詞：管道環(huán)形焊縫殘余應力數(shù)值模擬分析及焊接工藝優(yōu)化　出處：《中南林業(yè)科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：管道是現(xiàn)代常用的一種運送物料的設備,主要由焊接成型。像其它焊接結構一樣,管道在焊接過程中同樣經(jīng)歷急劇地非平衡加熱及冷卻過程,焊后產(chǎn)生焊接殘余應力與變形,過大的焊接殘余應力與變形勢必影響到管道焊接接頭或結構的承載能力、使用性能,甚至引起斷裂。因此,對管道焊接殘余應力的預測具有很重要的現(xiàn)實意義。本文采用數(shù)值模擬計算和實驗相結合的方法研究管道焊接殘余應力的分布規(guī)律,為工程實際應用提供理論依據(jù)。本文闡述了焊接過程的數(shù)值模擬涉及到的溫度場和應力場的基本理論以及數(shù)值模擬分析方法。在數(shù)值模擬計算過程中,采用軟件提供的熱-結構耦合功能,首先對管道環(huán)形焊縫的焊接溫度場進行數(shù)值模擬計算,然后選用間接耦合法,將溫度場的模擬計算結果作為載荷施加到應力場分析的計算中,就可以便捷快速地實現(xiàn)熱-彈塑性應力數(shù)值模擬計算。為提高模擬計算的精度,對高溫時的材料物理性能參數(shù)進行了適當?shù)奶幚砗瓦x取,對焊縫處網(wǎng)格進行細化,選用常用的雙橢球形體熱源作為焊接熔池部分的內熱源,采用APDL二次開發(fā)語言施加載荷并完成求解。對管道焊接環(huán)形焊縫進行模擬計算,得到了管道焊接接頭在不同時刻的溫度場分布以及軸向、環(huán)向應力場分布。數(shù)值模擬結果與試驗測量值相近,證明了有限元法能夠有效地預測管道環(huán)形焊縫接頭的焊接殘余應力,可為焊接工藝參數(shù)的選取提供參考。在上述的研究基礎之上,選用正交試驗設計方法,以焊接Von Mises應力作為評價標準,對電弧電壓、焊接電流、坡口間隙和焊接速度四個因素進行正交試驗設計。并利用有限元分析軟件ANSYS對各種因素和各種水平對應的管道模型的焊接殘余應力進行數(shù)值分析,從而獲得了焊接殘余應力為最小值時對應的焊接工藝參數(shù)。
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【學位授予單位】：中南林業(yè)科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.6

【參考文獻】

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本文編號：1354138