Q345/316L异种钢焊接温度场及残余应力的数值模拟
发布时间：2024-05-29 05:06
异种金属焊接构件凭借其优良的综合性能广泛用于石油化工、电站锅炉、压力容器、船舶等领域,备受人们的关注。焊接过程中,由于热输入的局部集中和不均匀加热特征,必然会产生焊接残余应力和变形,进而影响接头乃至整个焊接构件的静载强度、精度、尺寸稳定性以及应力腐蚀开裂等,降低焊接结构的承载能力和服役寿命。目前,由于实验条件和方法的局限性,国内外对焊接残余应力和变形方面的研究较少,尤其是对异种金属焊接接头残余应力和变形尚未形成系统的研究。因此,利用数值模拟对异种钢焊接温度场、残余应力和焊接变形的探讨分析,有助于弥补实验研究的不足,同时也为异种钢的焊接提供理论依据,具有非常重要的意义。本文基于SYSWELD焊接仿真软件,结合数值模拟和实验研究两种方法对8 mm中厚板Q345/316L异种钢焊接温度场、应力场和变形情况进行分析。研究结果表明,Q345/316L异种钢焊接温度场关于焊缝中心线呈不对称分布,Q345侧高温分布范围较316L侧更宽,焊缝靠近Q345侧熔合线处可能存在碳迁移现象。焊接应力场呈类似椭圆形状但不对称的分布,工件残余应力以纵向残余应力为主,残余应力峰值集中在Q345-焊缝交界区域。在中央...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究目的意义
1.2 异种钢焊接研究现状及存在的问题
1.2.1 异种钢焊接构件的应用
1.2.2 异种钢焊接技术研究现状
1.2.3 异种钢接头组织与性能研究现状
1.2.4 异种钢焊接存在的问题
1.3 焊接数值模拟国内外研究进展及现状
1.3.1 焊接热过程的研究现状
1.3.2 焊接应力场的研究现状
1.4 课题的研究内容
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第2章 异种钢有限元模拟方法及其焊接试验
2.1 有限元基本原理及SYSWELD软件介绍
2.1.1 有限元法简介
2.1.2 SYSWELD焊接模拟软件简介
2.2 基于SYSWELD焊接有限元模拟过程
2.2.1 材料热物理性能及潜热的考虑
2.2.2 模型建立与网格划分
2.2.3 焊接热源模型及热源校核
2.2.4 边界条件的处理
2.2.5 约束条件
2.3 焊接试验材料及焊接工艺设计
2.3.1 焊接试验材料
2.3.2 焊接方法与工艺参数的选择
2.3.3 焊接试验
2.4 有限元结果的验证
2.4.1 热循环曲线验证
2.4.2 残余应力验证
2.4.3 焊接变形验证
第3章 焊接过程有限元计算及结果验证
3.1 引言
3.2 焊接温度场
3.2.1 温度场的动态演变
3.2.2 不同节点的热循环曲线
3.2.3 焊接熔池形状变化
3.3 Q345侧HAZ组织演变
3.4 焊接应力场分析
3.4.1 应力、应变的瞬时演变
3.4.2 焊后残余应力分布
3.5 焊接变形结果分析
3.5.1 总体变形
3.5.2 横向收缩
3.5.3 角变形
3.6 本章小结
第4章 结构参数对Q345/316L异种钢焊接残余应力和变形的影响
4.1 引言
4.2 坡口形式对Q345/316L异种钢焊接应力和变形的影响
4.2.1 焊接应力场计算结果分析
4.2.2 焊接变形计算结果分析
4.3 坡口角度对Q345/316L异种钢焊接应力和变形的影响
4.3.1 焊接应力场计算结果分析
4.3.2 焊接变形结果分析
4.4 焊接层数对Q345/316L异种钢焊接应力场的影响
4.4.1 焊接应力场计算结果分析
4.4.2 焊接变形结果分析
4.5 本章小结
第5章 焊接参数对Q345/316L异种钢焊接残余应力和变形的影响
5.1 引言
5.2 热输入对Q345/316L异种钢焊接应力及变形的影响
5.2.1 焊接应力场计算结果分析
5.2.2 焊接变形结果分析
5.3 层间温度对Q345/316L异种钢焊接过程的影响
5.3.1 温度热循环曲线分析
5.3.2 焊接应力场计算结果分析
5.3.3 焊接变形结果分析
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
本文编号：3984115
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
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摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究背景
1.1.2 课题研究目的意义
1.2 异种钢焊接研究现状及存在的问题
1.2.1 异种钢焊接构件的应用
1.2.2 异种钢焊接技术研究现状
1.2.3 异种钢接头组织与性能研究现状
1.2.4 异种钢焊接存在的问题
1.3 焊接数值模拟国内外研究进展及现状
1.3.1 焊接热过程的研究现状
1.3.2 焊接应力场的研究现状
1.4 课题的研究内容
1.4.1 研究内容
1.4.2 技术路线
第2章 异种钢有限元模拟方法及其焊接试验
2.1 有限元基本原理及SYSWELD软件介绍
2.1.1 有限元法简介
2.1.2 SYSWELD焊接模拟软件简介
2.2 基于SYSWELD焊接有限元模拟过程
2.2.1 材料热物理性能及潜热的考虑
2.2.2 模型建立与网格划分
2.2.3 焊接热源模型及热源校核
2.2.4 边界条件的处理
2.2.5 约束条件
2.3 焊接试验材料及焊接工艺设计
2.3.1 焊接试验材料
2.3.2 焊接方法与工艺参数的选择
2.3.3 焊接试验
2.4 有限元结果的验证
2.4.1 热循环曲线验证
2.4.2 残余应力验证
2.4.3 焊接变形验证
第3章 焊接过程有限元计算及结果验证
3.1 引言
3.2 焊接温度场
3.2.1 温度场的动态演变
3.2.2 不同节点的热循环曲线
3.2.3 焊接熔池形状变化
3.3 Q345侧HAZ组织演变
3.4 焊接应力场分析
3.4.1 应力、应变的瞬时演变
3.4.2 焊后残余应力分布
3.5 焊接变形结果分析
3.5.1 总体变形
3.5.2 横向收缩
3.5.3 角变形
3.6 本章小结
第4章 结构参数对Q345/316L异种钢焊接残余应力和变形的影响
4.1 引言
4.2 坡口形式对Q345/316L异种钢焊接应力和变形的影响
4.2.1 焊接应力场计算结果分析
4.2.2 焊接变形计算结果分析
4.3 坡口角度对Q345/316L异种钢焊接应力和变形的影响
4.3.1 焊接应力场计算结果分析
4.3.2 焊接变形结果分析
4.4 焊接层数对Q345/316L异种钢焊接应力场的影响
4.4.1 焊接应力场计算结果分析
4.4.2 焊接变形结果分析
4.5 本章小结
第5章 焊接参数对Q345/316L异种钢焊接残余应力和变形的影响
5.1 引言
5.2 热输入对Q345/316L异种钢焊接应力及变形的影响
5.2.1 焊接应力场计算结果分析
5.2.2 焊接变形结果分析
5.3 层间温度对Q345/316L异种钢焊接过程的影响
5.3.1 温度热循环曲线分析
5.3.2 焊接应力场计算结果分析
5.3.3 焊接变形结果分析
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
本文编号：3984115
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3984115.html
