层间温度对TP91钢焊接残余应力的影响

通过建立线性焊接的广义平面应变单元的二维(2D)横截面模型,在2D横截面残余应力模型中采用大量的简化参数分析和数据,完成了TP91钢焊接残余应力的有限元数值模拟。在热分析单元模型下得到TP91钢管对接焊形式下的温度场分布情况,然后利用热结构耦合的方法得到TP91钢管的瞬态焊接应力场及焊后残余应力,并分析层间温度对TP91钢残余应力的影响。     

模拟分析不同工艺对环焊缝残余应力及变形的影响

运用有限元数值分析方法及双椭球体热源模型,通过制定不同的工艺方案,建立筒体与法兰环焊缝焊接模型,并对不同工艺方案条件下的应力场和变形场进行数值分析。结果表明:采用多道对称焊接,增加焊缝分段数,避免在刚性薄弱的缺口处起焊,都可以减少法兰的轴向翘曲变形和径向变形,降低焊后残余应力,但残余应力和法兰面径向变形的减小量并不明显。     

闪光对焊制造无缝钢轨过程中的热应力分析研究

闪光对焊是制造无缝钢轨的常用方法,焊接过程中钢轨材料的热应力分布对于形成后材料的缺陷分布影响较大。采用有限元的方法对于焊接过程中钢轨的热应力分布进行模拟研究,研究了焊后热处理对焊接腹板区残余应力的影响,利用应变计和开孔法测量残余应力。验证有限元模型。结果表明,有限元模型能较好地预测残余应力分布,这些研究有助于对于闪光对焊制造无缝钢轨工艺提供理论技术借鉴。     

核电汽轮机低压焊接转子热处理残余应力的数值分析

利用ABAQUS建立了大型核电低压转子焊接轴对称有限元模型,基于ABAQUS子程序DFLUX编制了焊接热源模型,实现了焊接过程的数值模拟,并通过计算分析获得焊缝区域的残余应力分布规律,探讨了热处理对焊接残余应力分布规律的影响.结果表明:焊接残余应力分布局限于焊缝及其影响区,总体上关于焊缝对称分布,对转子其他部位应力分布未产生影响;热处理后,转子外表面上焊缝无双向拉伸的应力状态,残余高应力分布于焊缝中部位置;热处理工艺对降低焊缝残余应力峰值及应力梯度效果显著.     

大型核电汽轮机焊接转子残余应力数值模型研究

大功率汽轮机是核电站中的关键动力设备,转子是核电汽轮机中的关键部件,其安全可靠性是汽轮机正常运行的重要保证,由于锻件尺寸的限制,大功率核电汽轮机广泛采用焊接转子.焊接过程中产生的转子热应力和残余应力将可能导致焊缝及其附近区域发生过量变形,诱导裂纹萌生,并影响焊接件的疲劳强度.建立了焊接转子的轴对称和三维有限元模型,研究了大型核电汽轮机焊接转子的变形和残余应力分布规律,获得了焊趾上各点的应力和最大残余应力及其发生区域.所得结果对控制焊接转子质量和结构优化设计具有重要的指导意义.     

汽轮机焊接转子接头残余应力研究三:125MW及1000MW汽轮机低压焊接转子产品残余应力

在测试转子模拟件外圆、内圆、剖面处热处理前后的残余应力分布的基础上,在研究弹性槽对根部打底焊缝处残余应力的影响以及盖面焊缝下方4～5层焊道处残余应力的分布的基础上,测试了125 MW及1 000MW实际火电低压焊接转子接头处的残余应力.结果表明,实际产品残余应力的分布与模拟件相似,数值更小;不同结构均承受- 120 MPa左右的轴向压缩应力,切向应力可被忽略.相关结果对掌握焊接转子残余应力分布提供了重要参考.     

LNG运输船独立液罐焊接残余应力分析

LNG(液化天然气)运输船舶建造过程中,焊接残余应力不仅可能使LNG运输船独立液罐产生裂纹,还可能与外加载荷叠加后改变独立液罐的承载能力。因此要了解独立液罐焊接后的应力分布,就有必要对其焊接残余应力进行有限元分析。应用轴对称模型及单元生死技术研究了某LNG运输船舶独立液罐焊接残余应力的分布规律,参照现有国标对独立液罐坡口尺寸进行了对比研究,探讨了坡口尺寸与焊接残余应力之间的关系,以及热处理对焊接残余应力的影响。研究结果表明:在独立液罐坡口角度为最小建议值的情况下,焊接残余应力(等效应力)随坡口深度的增大呈先减小后增大的趋势,当坡口深度为6 mm时,其残余应力达到最小值;与V型坡口角度和U型坡口角度相比,坡口深度对焊接残余应力的影响更加显著;结合实际结构及工艺,为减少焊接残余应力,尽量选择较小的坡口深度和坡口角度;独立液罐焊后热处理可以降低其焊接残余Mises应力,降低幅度达到了21%。研究结果为独立液罐焊接结构的设计、生产工艺的优化及降低焊接残余应力提供了理论依据。     

锚索间距对环锚预应力衬砌结构强度的影响与选择

以南水北调中线穿黄隧洞环锚预应力混凝土衬砌结构为例,利用有限元软件ANSYS建立计算模型,通过三维有限元计算并分析了环锚预应力结构中锚索间距对衬砌结构强度和稳定性的影响及其相关规律。结果表明,当锚索间距过大时,不能满足衬砌结构的承载能力及环向应力沿轴向的均匀性要求,局部区域因环向拉应力超过混凝土抗拉强度设计值时将出现裂纹;当锚索间距过小时,衬砌结构偏于安全,但影响工程施工的便利性并提高工程造价。对于穿黄隧洞工程,锚索间距为0.4~0.6m时可满足其安全运行要求,为尽可能降低锚索的工程造价,兼顾锚索的锚固作用及工程的经济效益,建议在满足工程结构受力的要求下优先选取较大的锚索间距。     

不锈钢中厚板激光全熔透焊的有限元模拟

运用有限元计算软件ABAQUS对16mm厚不锈钢板的激光全熔透焊的温度场和应力场进行了模拟.采用一体两面的复合焊接热源模型来刻画激光全熔透焊过程中的热输入特征,以柱状体热源代表焊接小孔传热模式,以2个超高斯面热源代表等离子体/金属蒸气云对熔池的辐射传热模式.结果表明:温度场模拟结果得到了与实验结果相一致的"沙漏状"焊缝;钢板内纵向残余应力最大,横向应力次之,板厚方向横向应力最小;纵向拉应力主要分布在焊缝两侧约25mm的区域内,最大值已超过材料的屈服强度;经测算,钢板焊后的角变形量仅为0.35°,这是由于激光焊接能量输入高且集中、可不用开坡口而一次性将钢板焊透.     

筒体与法兰环焊缝数值模拟

运用有限元分析方法,采用双椭球体热源模型,通过制定合理的工艺方案,建立筒体与法兰环焊缝焊接模型,并对焊接应力场进行数值分析。结果表明:依据本文方案施焊,产生的最大残余应力为325.6MPa,小于母材的屈服强度,可以满足使用要求。焊接过程中,应力主要集中在焊缝处及其周围,焊后残余应力集中在焊缝及压板附近,其随着焊接过程中温度的逐渐降低而逐渐产生,是一个过程量而不是瞬时量。