發(fā)布時間：2022-12-05 06:56

　　人類的生存與發(fā)展都與能源有密切關系。然而隨著經濟發(fā)展,整個人類都面臨著日益迫切的能源需求與現(xiàn)有資源日趨減少的矛盾。受控聚變能是目前被認為最為理想的新型能源。正在建設中的中國聚變工程實驗堆（Chinese Fusion Engineering Test Reactor,CFETR）是我國自主研發(fā)的下一代磁約束聚變試驗裝置。它的雙層殼體結構真空室作為磁約束聚變堆主機最核心部件之一,其主要功能是建立、維持、支撐、提供超高真空環(huán)境以及輔助加熱、診斷,因此真空室需要具備極高的可靠性。真空室窗口領圈是真空室主體D形結構與窗口延伸段的連接部分,其外形輪廓復雜,難以通過鋼板熱壓成型完成制造。本文在國際熱核聚變實驗堆計劃專項項目“真空室成型焊接及裝配關鍵技術研究”的支持下,采用數(shù)值模擬與焊接試驗相結合的方法,研究分析了復雜外形輪廓真空室窗口領圈拼焊過程中焊接變形精確控制理論和厚板電子束焊接接頭質量控制關鍵技術問題。首先基于熱彈塑性理論的焊接模擬方法,模擬真空室窗口領圈局部50mm厚超低碳奧氏體不銹鋼電子束對接焊動態(tài)過程,提取出焊接熱循環(huán)曲線與焊后殘余應力分布,揭示了厚板高能密度焊焊縫成形機理。其次,提取... 

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 聚變堆真空室研究進展
        1.2.2 奧氏體不銹鋼焊接接頭應用與研究進展
        1.2.3 厚板焊接方法研究現(xiàn)狀
        1.2.4 電子束深熔焊接研究現(xiàn)狀
        1.2.5 焊接數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究內容
第2章 試驗材料與方法
    2.1 試驗材料與設備
    2.2 復雜結構電子束焊接方法
        2.2.1 焊縫成形過程
        2.2.2 電子束焊的準備
        2.2.3 規(guī)范參數(shù)對焊縫成形的影響
        2.2.4 焊接缺陷及其預防方法
        2.2.5 奧氏體不銹鋼的焊接技術
    2.3 試驗方法
        2.3.1 窗口領圈數(shù)值模擬方法
        2.3.2 焊接工藝試驗
        2.3.3 焊接接頭顯微組織和力學性能分析
    2.4 本章小結
第3章 50mm厚316L電子束焊接溫度場和應力場數(shù)值模擬
    3.1 熱彈塑性理論基礎
        3.1.1 應力應變關系
        3.1.2 平衡方程
        3.1.3 求解過程
    3.2 數(shù)值模擬方法
        3.2.1 理論基礎
        3.2.2 幾何模型
        3.2.3 熱源模型
        3.2.4 材料特性及邊界條件
    3.3 溫度場模擬結果及分析
        3.3.1 溫度場分布特征
        3.3.2 焊接熱循環(huán)曲線
    3.4 應力應變場模擬結果及分析
        3.4.1 焊接過程動態(tài)應力模擬結果分析
        3.4.2 焊接殘余應力模擬結果分析
        3.4.3 焊接殘余應力試驗對比研究
    3.5 本章小結
第4章 窗口領圈焊接變形數(shù)值分析與控制
    4.1 固有應變法
        4.1.1 固有應變理論
        4.1.2 固有應變的確定
        4.1.3 固有應變法的應用
    4.2 上窗口內殼焊接變形預測
        4.2.1 研究模型
        4.2.2 邊界條件
        4.2.3 結果與分析
    4.3 上窗口內殼電子束拼焊
    4.4 上窗口領圈內殼虛擬疲勞仿真分析
        4.4.1 焊縫疲勞壽命仿真方法
        4.4.2 疲勞分析結果與討論
    4.5 本章小結
第5章 真空室窗口領圈電子束焊接工藝優(yōu)化研究
    5.1 試驗研究
        5.1.1 試驗方法
        5.1.2 試驗研究與測試分析
    5.2 焊接接頭凝固模式和鐵素體含量預測
    5.3 焊接接頭宏觀、微觀組織分析
        5.3.1 焊接接頭宏觀以及微觀組織分析
        5.3.2 枝晶臂間距(DAS)變化
        5.3.3 晶粒尺寸的變化
    5.4 焊接接頭顯微硬度分析
    5.5 討論
    5.6 本章小結
第6章 厚板奧氏體不銹鋼電子束焊接接頭不均勻性研究
    6.1 試驗方法
    6.2 無損檢測
    6.3 焊接接頭宏觀、顯微組織分析
    6.4 鐵素體數(shù)
    6.5 焊接接頭力學性能分析
        6.5.1 顯微硬度
        6.5.2 拉伸性能
        6.5.3 沖擊性能
    6.6 本章小結
第7章 全文總結
    7.1 研究工作總結
    7.2 本文主要創(chuàng)新點
    7.3 未來工作展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]可控核聚變科學技術前沿問題和進展[J]. 高翔,萬元熙,丁寧,彭先覺.  中國工程科學. 2018(03)
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[4]托卡馬克研究的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 李建剛.  物理. 2016(02)
[5]大厚度電子束焊接接頭厚度方向的組織差異性[J]. 陳倩倩,李東,賀聰聰,于治水.  焊接學報. 2015(09)
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博士論文
[1]大型復雜輪廓真空室焊接模擬及殘余應力消除方法研究[D]. 修磊.中國科學技術大學 2017
[2]氣體保護三絲間接電弧特性及其厚壁窄間隙焊接工藝研究[D]. 方迪生.大連理工大學 2017
[3]厚板奧氏體不銹鋼窄間隙焊接的焊縫組織和性能研究[D]. 趙璇.武漢大學 2014

碩士論文
[1]CFETR真空室預研件窗口領圈電子束焊接工裝設計與分析[D]. 胡宇鋒.安徽理工大學 2019
[2]船用厚板高功率激光焊接工藝適應性研究[D]. 唐卓.上海交通大學 2008



本文編號：3709912