典型核电材料焊接残余应力数值模拟
发布时间：2020-12-11 14:52
焊接是核电设备中常见的连接成型方式。作为焊接结构的薄弱环节,焊缝的质量和性能直接关系到核电设备的安全运行和服役寿命。由于长期在高温、高压环境下运行,焊接接头中常会发生蠕变裂纹、应力腐蚀裂纹等早期失效行为。焊接残余应力作为焊缝早期失效行为的主要诱因,是核电设备结构完整性和安全使用寿命评估的重要指标。典型的核电材料,诸如Cr-Mo钢和NiCrMoV钢,在焊接过程中会发生固态相变,影响焊接残余应力的演化过程和分布特征。在厚大结构多层多道焊过程中,固态相变对焊接残余应力的影响更为明显,回火效应也不容忽视。此外,环焊缝焊接始终端位置的应力分布特征和演化过程也值得关注。由于采用实验手段难以准确获取大型焊接结构上的残余应力分布,特别是焊缝内部或应力梯度较大的位置,数值模拟方法就成为了解决该问题的最佳途径。开发可靠的数值计算方法,澄清固态相变、回火效应和始终端效应对核电材料焊接残余应力的影响,将有助于工程人员预测实际焊接结构的残余应力分布,评价核电设备的安全服役寿命。本文以核电设备中常见的30Cr2Ni4MoV钢、P92钢和2.25Cr-1Mo钢为研究对象,基于焊接专用有限元软件SYSWELD,开发了...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
焊接转子示意图
在有限元计算时，要重点考虑主要因素，忽略次要因素。本文所采用的有限元计算方法如图2.1 所示，其中虚线表示计算模型没有考虑力学计算对温度-组织耦合计算结果的反馈影响。在进行有限元计算时，首先根据实际焊接结构的尺寸和焊道布置建立网格模型并划分焊道，然后针对焊接涉及的材料及成分确定材料热物理参数，再根据实际焊接过程中的焊接条件和散热条件定义有限元计算模型中的对应环节。将以上三点带入 SYSWELD 求解器中进行热分析计算，求得焊接过程的温度场。再将热分析计算的结果和材料力学性能参数以及拘束条件共同带入 SYSWELD 求解器进行力学分析计算，求得焊接过程的应力分布，最终获取完整的焊接过程数值模拟结果。整个流程如图 2.2 所示。
12图 2.2 有限元模拟流程图.2.2 Flowchart of finite element method (FEM) simul计算，焊接电弧传热的控制方程如下所示：( )arcpTqc Tt t + 料密度（3g mm ），pc 为比热容（1 J g K 1 1K ）， 为拉普拉斯算子，arcq 为焊接热源热量损失只考虑对流传热cq 和辐射散热rq ，分n 定律描述：
【参考文献】：
期刊论文
[1]多重热循环和约束条件对P92钢焊接残余应力的影响[J]. 邓德安,任森栋,李索,张彦斌. 金属学报. 2017(11)
[2]固态相变对P92钢焊接接头残余应力的影响[J]. 邓德安,张彦斌,李索,童彦刚. 金属学报. 2016(04)
[3]NiCrMoV转子钢贝氏体焊缝韧性影响因素研究[J]. 李轶非,蔡志鹏,潘际銮,刘霞,乔尚飞,沈红卫. 热力透平. 2013(01)
[4]汽轮机焊接转子接头残余应力研究四:核电焊接低压转子1∶1验证件接头区残余应力分布[J]. 蔡志鹏,张伯奇,潘际銮,刘霞,乔尚飞,丁玉明,沈红卫. 热力透平. 2013(01)
[5]汽轮机焊接转子接头残余应力研究一:25Cr2Ni2MoV钢核电转子模拟件热处理前后残余应力的对比[J]. 蔡志鹏,黄欣泉,潘际銮,刘霞,乔尚飞,沈红卫. 热力透平. 2011(03)
[6]核电站工作原理及发展趋势[J]. 张璎. 装备机械. 2010(04)
[7]小孔法测量焊接残余应力[J]. 王江超,周方明. 电焊机. 2008(02)
[8]盲孔法测定时计算公式中A、B值的研究[J]. 裴怡,包亚峰,唐慕尧. 机械强度. 1997(01)
[9]合金元素对耐热钢组织及性能的影响[J]. 刘志国. 材料开发与应用. 1997(01)
[10]盲孔法测量精度的研究─—边界及孔间距的影响[J]. 裴怡,包亚峰,唐慕尧,黄兰林. 焊接学报. 1994(03)
博士论文
[1]30Cr2Ni4MoV钢低压转子热处理工艺的研究[D]. 陈睿恺.上海交通大学 2012
本文编号：2910728
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
焊接转子示意图
在有限元计算时，要重点考虑主要因素，忽略次要因素。本文所采用的有限元计算方法如图2.1 所示，其中虚线表示计算模型没有考虑力学计算对温度-组织耦合计算结果的反馈影响。在进行有限元计算时，首先根据实际焊接结构的尺寸和焊道布置建立网格模型并划分焊道，然后针对焊接涉及的材料及成分确定材料热物理参数，再根据实际焊接过程中的焊接条件和散热条件定义有限元计算模型中的对应环节。将以上三点带入 SYSWELD 求解器中进行热分析计算，求得焊接过程的温度场。再将热分析计算的结果和材料力学性能参数以及拘束条件共同带入 SYSWELD 求解器进行力学分析计算，求得焊接过程的应力分布，最终获取完整的焊接过程数值模拟结果。整个流程如图 2.2 所示。
12图 2.2 有限元模拟流程图.2.2 Flowchart of finite element method (FEM) simul计算，焊接电弧传热的控制方程如下所示：( )arcpTqc Tt t + 料密度（3g mm ），pc 为比热容（1 J g K 1 1K ）， 为拉普拉斯算子，arcq 为焊接热源热量损失只考虑对流传热cq 和辐射散热rq ，分n 定律描述：
【参考文献】：
期刊论文
[1]多重热循环和约束条件对P92钢焊接残余应力的影响[J]. 邓德安,任森栋,李索,张彦斌. 金属学报. 2017(11)
[2]固态相变对P92钢焊接接头残余应力的影响[J]. 邓德安,张彦斌,李索,童彦刚. 金属学报. 2016(04)
[3]NiCrMoV转子钢贝氏体焊缝韧性影响因素研究[J]. 李轶非,蔡志鹏,潘际銮,刘霞,乔尚飞,沈红卫. 热力透平. 2013(01)
[4]汽轮机焊接转子接头残余应力研究四:核电焊接低压转子1∶1验证件接头区残余应力分布[J]. 蔡志鹏,张伯奇,潘际銮,刘霞,乔尚飞,丁玉明,沈红卫. 热力透平. 2013(01)
[5]汽轮机焊接转子接头残余应力研究一:25Cr2Ni2MoV钢核电转子模拟件热处理前后残余应力的对比[J]. 蔡志鹏,黄欣泉,潘际銮,刘霞,乔尚飞,沈红卫. 热力透平. 2011(03)
[6]核电站工作原理及发展趋势[J]. 张璎. 装备机械. 2010(04)
[7]小孔法测量焊接残余应力[J]. 王江超,周方明. 电焊机. 2008(02)
[8]盲孔法测定时计算公式中A、B值的研究[J]. 裴怡,包亚峰,唐慕尧. 机械强度. 1997(01)
[9]合金元素对耐热钢组织及性能的影响[J]. 刘志国. 材料开发与应用. 1997(01)
[10]盲孔法测量精度的研究─—边界及孔间距的影响[J]. 裴怡,包亚峰,唐慕尧,黄兰林. 焊接学报. 1994(03)
博士论文
[1]30Cr2Ni4MoV钢低压转子热处理工艺的研究[D]. 陈睿恺.上海交通大学 2012
本文编号：2910728
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2910728.html
教材专著
