液压支架立柱活塞杆堆焊温度场应力场数值模拟
发布时间：2023-01-04 19:43
在采煤生产中,液压支架是综采工作面的核心设备。由于其工作环境恶劣,液压支架上的立柱活塞杆极易被破坏、腐蚀,导致采煤生产效率的降低,严重时甚至会使采煤工作无法进行而造成重大损失。考虑到以上问题,有必要对立柱活塞杆的修复工艺进行研究分析,而堆焊正是一种适用的修复手段。因此,本论文以立柱活塞杆的堆焊为研究对象,以ANSYS软件为平台,建立了立柱活塞杆的有限元模型,运用APDL编程及单元生死技术,模拟了立柱活塞杆堆焊的温度场和应力场,分析了预热、冷却条件和焊接速度对温度场、金相组织转变的影响,得到了应力变化结果和堆焊变形情况。结果表明,预热可以增加熔池温度,缩小热源中心与热影响区的温差,降低温度梯度,而冷却时间会相应延长,预热温度应控制在150℃。高速焊接会使高温停留时间变短,导致传热不充分,熔池未熔透;低速焊接会产生过热现象,导致堆焊层不平整;中速焊接能保证焊层质量,获得较好的组织成分,所以焊接速度可设为0.007m/s。对流系数设为100时,冷却速度较大,便于过冷奥氏体直接向马氏体的转变,有利于提高焊层硬度,进而提高耐磨性,从而达到延长立柱活塞杆使用寿命的目的;此外应力变化大的区域变形量也...
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 国内外研究现状
1.1.1 焊接研究历史及发展
1.1.2 焊接数值模拟的历史及发展
1.1.3 堆焊技术介绍及应用前景
1.2 选题背景及意义
1.3 研究内容与方法
小结
2 温度场仿真
2.1 模型的近似处理
2.1.1 焊接热源模型
2.1.2 热源的移动
2.1.3 焊缝填充
2.1.4 焊接效率
2.2 仿真设置
2.2.1 属性分配
2.2.2 网格划分
2.2.3 施加初始温度
2.2.4 散热边界条件
2.3 分析方案
2.3.1 确定预热温度
2.3.2 焊接速度的选取
2.3.3 对流系数
小结
3 温度场结果分析
3.1 结果处理
3.2 预热对温度场的影响
3.3 焊接速度对温度场的影响
3.4 冷却时组织转变与硬度分析
小结
4 应力场仿真与分析
4.1 引言
4.2 热-结构耦合处理
4.3 应力场结果分析
小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面损伤活柱/活塞杆的修复工艺[J]. 陈艳红,许俊博. 煤矿机电. 2017(06)
[2]基于ANSYS的柱塞堆焊过程温度场的数值模拟研究[J]. 张国政. 铸造技术. 2017(09)
[3]焊接热输入对高温熔池形态的影响[J]. 童莉葛,黎磊,谷京晨,白芳,尹少武,王立. 工程热物理学报. 2015(01)
[4]焊接数值模拟中热源的选用原则[J]. 谷京晨,童莉葛,黎磊,王立,尹少武,白世武. 材料导报. 2014(01)
[5]预热对中高碳钢堆焊冷却温度场和应力场影响的数值模拟[J]. 臧新良,刘利刚,王玉辉,钱玉,杨庆祥. 材料热处理学报. 2013(10)
[6]结构件焊接变形控制浅谈[J]. 黄明亮. 科技与企业. 2012(16)
[7]焊接速度对不锈钢平板对接接头温度场的影响[J]. 方平,黄平,帅歌旺,陈玉华. 热加工工艺. 2012(11)
[8]MIG堆焊温度场有限元求解及验证[J]. 黄健康,韩日宏,薛诚,石玗,樊丁. 兰州理工大学学报. 2011(03)
[9]浅谈大采高液压支架的设计[J]. 王燚,魏栋梁,赵世来,续震,朱庆波,孙晓亮,王平. 科技信息. 2011(02)
[10]焊接过程有限元分析[J]. 高耀东,何建霞,乔云芳. 北京大学学报(自然科学版). 2010(06)
博士论文
[1]基于Agent及FEA的焊接加工过程协同设计系统研究[D]. 高嘉爽.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]喷射成形超高强度铝合金搅拌摩擦焊接头组织性能研究[D]. 陆正萍.江苏科技大学 2015
[2]17-4PH不锈钢感应熔覆Ni60-WC复合涂层的工艺研究[D]. 邹凤霞.大连理工大学 2015
[3]基于遗传神经网络的CO2弧焊机器人工艺参数优化研究[D]. 林惠乐.广西大学 2015
[4]动力电池组焊接机控制系统研制[D]. 齐心.长春理工大学 2015
[5]低碳钢堆焊表面改性工艺及其热过程分析[D]. 禹业晓.南昌大学 2013
[6]合金钢组合辙叉的堆焊修复[D]. 郭铁坤.兰州理工大学 2012
[7]液压支架中立柱的设计及焊接模拟分析[D]. 何仁财.南昌大学 2011
[8]基于ANSYS的高频焊管参数化模拟及其应用优点研究[D]. 刘飞.兰州理工大学 2011
[9]水轮机转轮T型接头焊接残余应力模拟及优化[D]. 张跃.西南交通大学 2010
[10]D172焊条电弧堆焊熔敷金属性能研究[D]. 钟玉.西华大学 2008
本文编号：3727820
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 国内外研究现状
1.1.1 焊接研究历史及发展
1.1.2 焊接数值模拟的历史及发展
1.1.3 堆焊技术介绍及应用前景
1.2 选题背景及意义
1.3 研究内容与方法
小结
2 温度场仿真
2.1 模型的近似处理
2.1.1 焊接热源模型
2.1.2 热源的移动
2.1.3 焊缝填充
2.1.4 焊接效率
2.2 仿真设置
2.2.1 属性分配
2.2.2 网格划分
2.2.3 施加初始温度
2.2.4 散热边界条件
2.3 分析方案
2.3.1 确定预热温度
2.3.2 焊接速度的选取
2.3.3 对流系数
小结
3 温度场结果分析
3.1 结果处理
3.2 预热对温度场的影响
3.3 焊接速度对温度场的影响
3.4 冷却时组织转变与硬度分析
小结
4 应力场仿真与分析
4.1 引言
4.2 热-结构耦合处理
4.3 应力场结果分析
小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]表面损伤活柱/活塞杆的修复工艺[J]. 陈艳红,许俊博. 煤矿机电. 2017(06)
[2]基于ANSYS的柱塞堆焊过程温度场的数值模拟研究[J]. 张国政. 铸造技术. 2017(09)
[3]焊接热输入对高温熔池形态的影响[J]. 童莉葛,黎磊,谷京晨,白芳,尹少武,王立. 工程热物理学报. 2015(01)
[4]焊接数值模拟中热源的选用原则[J]. 谷京晨,童莉葛,黎磊,王立,尹少武,白世武. 材料导报. 2014(01)
[5]预热对中高碳钢堆焊冷却温度场和应力场影响的数值模拟[J]. 臧新良,刘利刚,王玉辉,钱玉,杨庆祥. 材料热处理学报. 2013(10)
[6]结构件焊接变形控制浅谈[J]. 黄明亮. 科技与企业. 2012(16)
[7]焊接速度对不锈钢平板对接接头温度场的影响[J]. 方平,黄平,帅歌旺,陈玉华. 热加工工艺. 2012(11)
[8]MIG堆焊温度场有限元求解及验证[J]. 黄健康,韩日宏,薛诚,石玗,樊丁. 兰州理工大学学报. 2011(03)
[9]浅谈大采高液压支架的设计[J]. 王燚,魏栋梁,赵世来,续震,朱庆波,孙晓亮,王平. 科技信息. 2011(02)
[10]焊接过程有限元分析[J]. 高耀东,何建霞,乔云芳. 北京大学学报(自然科学版). 2010(06)
博士论文
[1]基于Agent及FEA的焊接加工过程协同设计系统研究[D]. 高嘉爽.哈尔滨工业大学 2009
硕士论文
[1]喷射成形超高强度铝合金搅拌摩擦焊接头组织性能研究[D]. 陆正萍.江苏科技大学 2015
[2]17-4PH不锈钢感应熔覆Ni60-WC复合涂层的工艺研究[D]. 邹凤霞.大连理工大学 2015
[3]基于遗传神经网络的CO2弧焊机器人工艺参数优化研究[D]. 林惠乐.广西大学 2015
[4]动力电池组焊接机控制系统研制[D]. 齐心.长春理工大学 2015
[5]低碳钢堆焊表面改性工艺及其热过程分析[D]. 禹业晓.南昌大学 2013
[6]合金钢组合辙叉的堆焊修复[D]. 郭铁坤.兰州理工大学 2012
[7]液压支架中立柱的设计及焊接模拟分析[D]. 何仁财.南昌大学 2011
[8]基于ANSYS的高频焊管参数化模拟及其应用优点研究[D]. 刘飞.兰州理工大学 2011
[9]水轮机转轮T型接头焊接残余应力模拟及优化[D]. 张跃.西南交通大学 2010
[10]D172焊条电弧堆焊熔敷金属性能研究[D]. 钟玉.西华大学 2008
本文编号：3727820
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/3727820.html
