膜式水冷壁单面电弧沉积的数值模拟
发布时间：2022-12-25 11:55
膜式水冷壁的使用不仅可以提高锅炉的密封性和燃料的利用率,还可以降低炉墙的厚度和重量等,因而被广泛地应用于大型锅炉容器的内壁。但是膜式水冷壁在工作条件下会受到火焰的高温加热和气流的压力等作用,极易产生高温腐蚀,缩短其使用寿命。因此,国外逐步采用在膜式水冷壁的单面堆焊镍基合金的方法来解决其高温腐蚀问题。本文基于ANSYS软件模拟分析了三种不同热输入量及三点约束条件对膜式水冷壁堆焊过程中的瞬态温度场和残余应力应变场分布的影响。并且利用试验结果和模拟结果相互验证和指导,最终形成能够有效控制膜式水冷壁单面堆焊残余变形的焊接方法。温度场模拟结果表明,加热过程中热源所到达的位置温度迅速达到熔点,热源离开后温度迅速降低到600℃左右,然后缓慢冷却,且升温速度明显大于冷却速度。热源加热10秒后温度场开始呈准稳态分布。随着热输入的增加,熔池的最高温度逐渐增加,温差达到100℃以上,而冷却速度逐渐变慢,使得熔池变深,焊缝热影响区宽度变大。组织中铁素体含量增多,珠光体含量降低,并出现了魏氏组织。应力应变场模拟分析结果表明,三种不同热输入得到的残余应力分布云图形状类似,但是随着热输入的增加,膜式水冷壁中残余应力...
【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 选题背景介绍
1.2 国内外研究概况
1.2.1 焊接瞬态温度场有限元分析的研究进展
1.2.2 焊接应力应变场有限元分析的研究进展
1.2.3 有限元软件在焊接热应力分析中的应用和发展
1.2.4 膜式水冷壁堆焊的研究现状
1.3 课题研究内容及创新点
1.3.1 研究内容及方法
1.3.2 课题的难点及创新点
第二章 研究方法
2.1 研究的工艺路线
2.2 有限元分析方法简介
2.2.1 有限元分析方法
2.2.2 焊接数值模拟的特点
2.2.3 ANSYS软件简介
2.3 焊接温度场和应力场的数值模拟方法
2.3.1 经典的传热学理论
2.3.2 焊接温度场的基本方程
2.3.3 焊接应力应变场的数值模拟
2.3.4 数值模拟的过程
2.4 实验及测试方法
2.4.1 实验材料
2.4.2 实验方法
2.5 本章小结
第三章 焊接温度场计算
3.1 温度场结果云图
3.2 温度场结果曲线
3.2.1 移动热源不同时刻温度分布曲线
3.2.2 垂直焊缝方向各点的温度时间变化历程
3.2.3 沿焊缝方向上各点的温度时间变化历程
3.2.4 沿厚度方向上各点的温度时间变化历程
3.3 分析与讨论
3.4 本章小结
第四章 焊接残余应力应变场计算
4.1 不同热输入得到的残余应力场结果
4.2 施加三点约束得到的残余应力场结果
4.3 实验结果与讨论
4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
致谢
参考文献
研究生期间发表的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu/Ni金属丝深熔钎焊中石墨焊接熔池温度场数值模拟分析[J]. 王燕兵,刘雄风,冯治国,袁森. 热加工工艺. 2019(07)
[2]旋转电弧焊接熔池温度场与流场数值模拟[J]. 吴东,高延峰,黄林然. 热加工工艺. 2018(13)
[3]膜式水冷壁锅炉自动堆焊机器人机构的逆设计方法[J]. 田松亚,桂鹏千,傅强,常宇. 焊接学报. 2018(06)
[4]关于焊接变形和焊接应力的探讨[J]. 王刚,王海飞. 科技创新与应用. 2016(12)
[5]珠光体耐热钢膜式水冷壁制造工艺优化[J]. 虞国锋. 中国特种设备安全. 2014(07)
[6]堆焊Inconel625合金的锅炉膜式水冷壁组织和性能[J]. 孙焕焕,刘爱国,孟凡玲. 材料热处理学报. 2013(S2)
[7]几种焊接热弹塑性有限元分析软件的比较[J]. 王阳,罗宇. 热加工工艺. 2013(11)
[8]基于标准温度法的脉冲TIG焊电弧温度场计算与分析[J]. 肖笑,华学明,吴毅雄,李芳. 光谱学与光谱分析. 2012(09)
[9]膜式水冷壁对称单元GMAW多焊道焊接工艺参数与变形的关系[J]. 张宪,杨文岗,钟江,赵章风. 焊接学报. 2012(05)
[10]膜式水冷壁焊接变形热弹塑性有限元分析[J]. 屠胜立,张宪. 轻工机械. 2011(05)
博士论文
[1]脉冲TIG堆焊Inconel625工艺及堆焊层组织性能研究[D]. 郭龙龙.西南石油大学 2017
[2]膜式水冷壁多焊道焊接变形预测与焊接电源群控研究[D]. 赵章风.浙江工业大学 2011
[3]焊接变形预测与控制的数值方法研究及工程应用[D]. 李娅娜.大连交通大学 2010
[4]钛合金低应力无变形焊接过程机理研究[D]. 李菊.北京工业大学 2004
硕士论文
[1]高强不锈钢热丝TIG焊工艺及温度场数值模拟[D]. 车泽伟.哈尔滨工业大学 2017
[2]A304不锈钢激光焊接熔池温度场和流场数值模拟研究[D]. 周世杰.天津理工大学 2015
[3]膜式水冷壁自动熔敷专机控制系统设计与工艺参数分析[D]. 冯燕超.哈尔滨工程大学 2014
[4]锅炉膜式水冷壁自动化焊机结构设计[D]. 张跃.浙江工业大学 2013
[5]球罐焊接残余应力数值模拟研究[D]. 林少雄.福州大学 2013
[6]薄不锈钢板激光焊接变形分析及控制[D]. 吉沐园.江南大学 2011
[7]厚板对接焊残余应力分布研究[D]. 雷加静.武汉理工大学 2010
[8]铝合金焊接应力变形数值模拟研究及应用[D]. 张增磊.清华大学 2009
[9]锅炉膜式水冷壁堆焊工艺优化[D]. 曾豪.上海交通大学 2009
[10]基于ANSYS的焊接梁残余应力分析[D]. 冯艳辉.西安建筑科技大学 2008
本文编号：3726570
【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 选题背景介绍
1.2 国内外研究概况
1.2.1 焊接瞬态温度场有限元分析的研究进展
1.2.2 焊接应力应变场有限元分析的研究进展
1.2.3 有限元软件在焊接热应力分析中的应用和发展
1.2.4 膜式水冷壁堆焊的研究现状
1.3 课题研究内容及创新点
1.3.1 研究内容及方法
1.3.2 课题的难点及创新点
第二章 研究方法
2.1 研究的工艺路线
2.2 有限元分析方法简介
2.2.1 有限元分析方法
2.2.2 焊接数值模拟的特点
2.2.3 ANSYS软件简介
2.3 焊接温度场和应力场的数值模拟方法
2.3.1 经典的传热学理论
2.3.2 焊接温度场的基本方程
2.3.3 焊接应力应变场的数值模拟
2.3.4 数值模拟的过程
2.4 实验及测试方法
2.4.1 实验材料
2.4.2 实验方法
2.5 本章小结
第三章 焊接温度场计算
3.1 温度场结果云图
3.2 温度场结果曲线
3.2.1 移动热源不同时刻温度分布曲线
3.2.2 垂直焊缝方向各点的温度时间变化历程
3.2.3 沿焊缝方向上各点的温度时间变化历程
3.2.4 沿厚度方向上各点的温度时间变化历程
3.3 分析与讨论
3.4 本章小结
第四章 焊接残余应力应变场计算
4.1 不同热输入得到的残余应力场结果
4.2 施加三点约束得到的残余应力场结果
4.3 实验结果与讨论
4.4 本章小结
第五章 全文总结与展望
致谢
参考文献
研究生期间发表的成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cu/Ni金属丝深熔钎焊中石墨焊接熔池温度场数值模拟分析[J]. 王燕兵,刘雄风,冯治国,袁森. 热加工工艺. 2019(07)
[2]旋转电弧焊接熔池温度场与流场数值模拟[J]. 吴东,高延峰,黄林然. 热加工工艺. 2018(13)
[3]膜式水冷壁锅炉自动堆焊机器人机构的逆设计方法[J]. 田松亚,桂鹏千,傅强,常宇. 焊接学报. 2018(06)
[4]关于焊接变形和焊接应力的探讨[J]. 王刚,王海飞. 科技创新与应用. 2016(12)
[5]珠光体耐热钢膜式水冷壁制造工艺优化[J]. 虞国锋. 中国特种设备安全. 2014(07)
[6]堆焊Inconel625合金的锅炉膜式水冷壁组织和性能[J]. 孙焕焕,刘爱国,孟凡玲. 材料热处理学报. 2013(S2)
[7]几种焊接热弹塑性有限元分析软件的比较[J]. 王阳,罗宇. 热加工工艺. 2013(11)
[8]基于标准温度法的脉冲TIG焊电弧温度场计算与分析[J]. 肖笑,华学明,吴毅雄,李芳. 光谱学与光谱分析. 2012(09)
[9]膜式水冷壁对称单元GMAW多焊道焊接工艺参数与变形的关系[J]. 张宪,杨文岗,钟江,赵章风. 焊接学报. 2012(05)
[10]膜式水冷壁焊接变形热弹塑性有限元分析[J]. 屠胜立,张宪. 轻工机械. 2011(05)
博士论文
[1]脉冲TIG堆焊Inconel625工艺及堆焊层组织性能研究[D]. 郭龙龙.西南石油大学 2017
[2]膜式水冷壁多焊道焊接变形预测与焊接电源群控研究[D]. 赵章风.浙江工业大学 2011
[3]焊接变形预测与控制的数值方法研究及工程应用[D]. 李娅娜.大连交通大学 2010
[4]钛合金低应力无变形焊接过程机理研究[D]. 李菊.北京工业大学 2004
硕士论文
[1]高强不锈钢热丝TIG焊工艺及温度场数值模拟[D]. 车泽伟.哈尔滨工业大学 2017
[2]A304不锈钢激光焊接熔池温度场和流场数值模拟研究[D]. 周世杰.天津理工大学 2015
[3]膜式水冷壁自动熔敷专机控制系统设计与工艺参数分析[D]. 冯燕超.哈尔滨工程大学 2014
[4]锅炉膜式水冷壁自动化焊机结构设计[D]. 张跃.浙江工业大学 2013
[5]球罐焊接残余应力数值模拟研究[D]. 林少雄.福州大学 2013
[6]薄不锈钢板激光焊接变形分析及控制[D]. 吉沐园.江南大学 2011
[7]厚板对接焊残余应力分布研究[D]. 雷加静.武汉理工大学 2010
[8]铝合金焊接应力变形数值模拟研究及应用[D]. 张增磊.清华大学 2009
[9]锅炉膜式水冷壁堆焊工艺优化[D]. 曾豪.上海交通大学 2009
[10]基于ANSYS的焊接梁残余应力分析[D]. 冯艳辉.西安建筑科技大学 2008
本文编号：3726570
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3726570.html
