316NG核电主管道焊接工艺流程的优化设计及分析
发布时间：2023-03-27 20:57
焊接是两种乃至多种的材料利用分子(原子)间的扩散与渗透的方式来达到永久性连接目的的工艺过程。环形焊缝是核电管道最普遍的连接方式之一,所以准确了解管道环形焊缝在焊接过程中温度场分布、应力场分布对于管道的安全运行和维护尤为重要。本文采用的焊接过程仿真是基于ANSYS Workbench仿真环境进行,以ANSYS模拟316NG核电压力管道焊接接头残余应力,探讨焊接工艺参数优化,残余应力对在役期间的潜在腐蚀裂纹扩展的影响进行研究,主要研究内容如下:(1)以核电焊接接头简化模型—平板对接焊接接头为研究对象,本文采用基于拉丁方的焊接工艺参数试验,以有限元数值模拟焊接残余应力分布来完成316NG管道焊接工艺探索。(2)利用极差法分析试验数据,文中得出各个焊接工艺参数对于焊接残余应力影响的大小,获得最优焊接工艺参数组合,以及焊接残余应力与焊接工艺参数的关系方程。(3)为详细了解316NG管道焊接内外表面残余应力分布情况,本文基于最优焊接工艺参数模拟了316NG核电管道焊接模型焊后残余应力的分布情况,并与焊接试件结果进行对比验证。(4)针对焊后残余拉应力最大值点构建裂纹扩展模型,本文分析其裂纹扩展情况,...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 焊接温度场研究现状
1.2.2 焊接应力场研究现状
1.2.3 裂纹扩展的研究现状
1.3 存在的问题及研究内容
1.4 本论文的技术路线
1.5 本论文的结构安排
第二章 焊接残余应力理论及有限元分析理论
2.1 焊接残余应力理论
2.1.1 固有应变
2.1.2 焊接残余应力概念及形成
2.2 有限元分析理论基础
2.2.1 焊接温度场分析理论
2.2.1.1 焊接传热的基本形式
2.2.1.2 焊接温度场热传导定律
2.2.1.3 焊接温度场的有限元基本方程
2.2.1.4 焊接有限元分析热源模型
2.2.2 焊接应力场分析理论
2.3 生死单元
2.4 本章小结
第三章 基于拉丁方试验的焊接工艺参数优化
3.1 试验设计方法的基本概念
3.2 拉丁方试验设计方法的焊接工艺的优化
3.2.1 拉丁方试验因素、水平、指标的确定
3.2.3 拉丁方试验设计方案的确定
3.3 316NG核电主管道焊接平板模型温度场与应力场仿真
3.3.1 基于ANSYS软件焊接模型的建立
3.3.2 焊接温度场的模拟计算
3.3.3 焊接温度场的模拟计算结果分析
3.3.4 焊接应力场的模拟计算
3.3.5 焊接应力场的模拟计算结果分析
3.4 试验设计优化结果的分析
3.4.1 极差分析法得到的优化结果
3.4.2 工艺参数拟合方程
3.5 本章小结
第四章 316NG核电主管道残余应力分析及验证
4.1 研究对象
4.2 焊接接头边界条件及载荷的设定
4.3 管道焊接接头焊接温度场结果的分析
4.3.1 管道焊接接头焊接过程中温度场分布
4.3.2 焊道冷却之后温度场分布结果
4.4 管道焊接接头焊接残余应力场结果的分析
4.4.1 焊接接头轴向残余应力场分布结果分析
4.4.2 焊接接头环向残余应力场分布结果分析
4.5 焊接残余应力试验验证
4.6 本章小结
第五章 316NG核电管道焊缝裂纹扩展分析
5.1 裂纹形成机理及裂纹扩展相关理论
5.1.1 应力强度因子
5.1.2 J积分
5.1.3 裂纹形状
5.2 焊接区域裂纹模型的建立
5.3 316NG核电主管道裂纹扩展仿真结果分析
5.3.1 裂纹应力强度因子(KI)结果分析
5.3.2 裂纹J积分结果分析
5.3.3 焊接热影响区域裂纹扩展规律分析
5.3.4 裂纹尺寸对于裂纹扩展的影响分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
附录
本文编号：3772837
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究工作的背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 焊接温度场研究现状
1.2.2 焊接应力场研究现状
1.2.3 裂纹扩展的研究现状
1.3 存在的问题及研究内容
1.4 本论文的技术路线
1.5 本论文的结构安排
第二章 焊接残余应力理论及有限元分析理论
2.1 焊接残余应力理论
2.1.1 固有应变
2.1.2 焊接残余应力概念及形成
2.2 有限元分析理论基础
2.2.1 焊接温度场分析理论
2.2.1.1 焊接传热的基本形式
2.2.1.2 焊接温度场热传导定律
2.2.1.3 焊接温度场的有限元基本方程
2.2.1.4 焊接有限元分析热源模型
2.2.2 焊接应力场分析理论
2.3 生死单元
2.4 本章小结
第三章 基于拉丁方试验的焊接工艺参数优化
3.1 试验设计方法的基本概念
3.2 拉丁方试验设计方法的焊接工艺的优化
3.2.1 拉丁方试验因素、水平、指标的确定
3.2.3 拉丁方试验设计方案的确定
3.3 316NG核电主管道焊接平板模型温度场与应力场仿真
3.3.1 基于ANSYS软件焊接模型的建立
3.3.2 焊接温度场的模拟计算
3.3.3 焊接温度场的模拟计算结果分析
3.3.4 焊接应力场的模拟计算
3.3.5 焊接应力场的模拟计算结果分析
3.4 试验设计优化结果的分析
3.4.1 极差分析法得到的优化结果
3.4.2 工艺参数拟合方程
3.5 本章小结
第四章 316NG核电主管道残余应力分析及验证
4.1 研究对象
4.2 焊接接头边界条件及载荷的设定
4.3 管道焊接接头焊接温度场结果的分析
4.3.1 管道焊接接头焊接过程中温度场分布
4.3.2 焊道冷却之后温度场分布结果
4.4 管道焊接接头焊接残余应力场结果的分析
4.4.1 焊接接头轴向残余应力场分布结果分析
4.4.2 焊接接头环向残余应力场分布结果分析
4.5 焊接残余应力试验验证
4.6 本章小结
第五章 316NG核电管道焊缝裂纹扩展分析
5.1 裂纹形成机理及裂纹扩展相关理论
5.1.1 应力强度因子
5.1.2 J积分
5.1.3 裂纹形状
5.2 焊接区域裂纹模型的建立
5.3 316NG核电主管道裂纹扩展仿真结果分析
5.3.1 裂纹应力强度因子(KI)结果分析
5.3.2 裂纹J积分结果分析
5.3.3 焊接热影响区域裂纹扩展规律分析
5.3.4 裂纹尺寸对于裂纹扩展的影响分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
附录
本文编号：3772837
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlilw/3772837.html
