曼型煤气柜渗漏油失效挠性加固焊接模拟

发布时间：2024-03-07 23:56

　　曼型煤气柜对平衡煤气管网压力和副产能源的产生与消耗有着至关重要的作用,因此煤气柜在国内外钢铁厂区与化工厂区中广泛应用。但是立柱和侧板焊缝处密封油渗漏的问题严重影响着煤气柜的正常运行,因此对焊缝残余应力的研究对于保证煤气柜能够长期稳定运行十分重要。本文基于ANSYS软件采用热结构间接耦合法对曼型煤气柜渗漏油失效部位及其挠性加固结构进行焊接模拟分析。首先利用单元生死技术和以内生热率形式加载热源来实现热源的移动,得到焊接温度场的分布规律。其次,得到焊接应力场的分布规律,发现在焊缝处局部的Mises应力超过了材料的屈服极限,且存在着较大的纵向残余应力,焊接残余应力是曼型煤气柜失效的主要原因之一。最后得到了含有相同弦长不同曲率半径的挠性加固结构的焊件的应力场分布,发现挠性结构可有效的降低焊接残余应力,挠性补强的效果显著,通过对比得到合理的曲率半径。本文分析表明挠性补强结构可以作为治理曼型煤气柜渗漏油失效问题的一种方法。

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的背景以及来源
        1.1.1 选题的背景
        1.1.2 选题的来源
    1.2 焊接残余应力概述
    1.3 焊接模拟的发展现状
        1.3.1 焊接温度场的发展现状
        1.3.2 焊接应力场的发展现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 焊接模拟有限元分析理论
    2.1 有限元理论
    2.2 焊接温度场理论
        2.2.1 热传导的基本理论
        2.2.2 瞬态温度场的求解
    2.3 焊接应力场的有限元理论
        2.3.1 焊接应力场的有限元分析
        2.3.2 焊接应力场的有限元求解方法
    2.4 有限元软件ANSYS在焊接模拟中的应用
    2.5 本章小结
第3章 曼型煤气柜焊接结构有限元建模和温度场分析
    3.1 有限元模型的建立
        3.1.1 曼型煤气柜的基本结构
        3.1.2 计算模型的简化
        3.1.3 单元选择和网格划分
        3.1.4 焊接工艺和材料性能参数
    3.2 焊接过程热源的加载
        3.2.1 生死单元技术
        3.2.2 焊接热源
        3.2.3 移动热源的加载
    3.3 初始条件和边界条件的设定
    3.4 确定时间步长
    3.5 温度场分布
        3.5.1 焊接加热阶段温度场分布
        3.5.2 焊接冷却阶段温度场分布
    3.6 本章小结
第4章 焊接应力场的数值模拟
    4.1 单元类型转换
    4.2 边界条件的施加
    4.3 大应变效应
    4.4 牛顿—拉普森(Newton—Raphson)选项
    4.5 求解
    4.6 计算结果和分析
        4.6.1 应力分析
        4.6.2 位移分析和塑性应变分析
    4.7 本章小结
第5章 含挠性加固结构的焊接残余应力分析
    5.1 含有挠性结构的局部煤气柜有限元模型
        5.1.1 挠性加固结构的具体设计尺寸
        5.1.2 材料属性和初值条件
    5.2 计算结果与分析
        5.2.1 等效当量应力和塑性应变分析
        5.2.2 单向峰值应力分析
    5.3 含有挠性结构与不含有挠性结构的残余应力比较分析
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
附录在读期间科研成果



本文编号：3921724