曼型煤氣柜對平衡煤氣管網(wǎng)壓力和副產(chǎn)能源的產(chǎn)生與消耗有著至關(guān)重要的作用,因此煤氣柜在國內(nèi)外鋼鐵廠區(qū)與化工廠區(qū)中廣泛應(yīng)用。但是立柱和側(cè)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進行焊接模擬分析。首先利用單元生死技術(shù)和以內(nèi)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(yīng)力場的分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)在焊縫處局部的Mises應(yīng)力超過了材料的屈服極限,且存在著較大的縱向殘余應(yīng)力,焊接殘余應(yīng)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(jié)構(gòu)的焊件的應(yīng)力場分布,發(fā)現(xiàn)撓性結(jié)構(gòu)可有效的降低焊接殘余應(yīng)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(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)力場的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)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(yīng)力場的有限元理論
        2.3.1 焊接應(yīng)力場的有限元分析
        2.3.2 焊接應(yīng)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(yīng)用
    2.5 本章小結(jié)
第3章 曼型煤氣柜焊接結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)
        3.1.2 計算模型的簡化
        3.1.3 單元選擇和網(wǎng)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(shù)
        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(shè)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(jié)
第4章 焊接應(yīng)力場的數(shù)值模擬
    4.1 單元類型轉(zhuǎn)換
    4.2 邊界條件的施加
    4.3 大應(yīng)變效應(yīng)
    4.4 牛頓—拉普森(Newton—Raphson)選項
    4.5 求解
    4.6 計算結(jié)果和分析
        4.6.1 應(yīng)力分析
        4.6.2 位移分析和塑性應(yīng)變分析
    4.7 本章小結(jié)
第5章 含撓性加固結(jié)構(gòu)的焊接殘余應(yīng)力分析
    5.1 含有撓性結(jié)構(gòu)的局部煤氣柜有限元模型
        5.1.1 撓性加固結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計尺寸
        5.1.2 材料屬性和初值條件
    5.2 計算結(jié)果與分析
        5.2.1 等效當量應(yīng)力和塑性應(yīng)變分析
        5.2.2 單向峰值應(yīng)力分析
    5.3 含有撓性結(jié)構(gòu)與不含有撓性結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力比較分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    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