CRDM J型坡口焊接残余应力分析及控制研究
发布时间：2021-12-21 23:37
核反应堆压力容器（Reactor Pressure Vessel,RPV）是核反应堆的主要承压设备。压水堆核电站RPV上封头与控制棒驱动机构（Control Rod Drive Mechanisms,CRDM）的连接方式为J型坡口多层多道焊。J型坡口焊接接头整个焊缝区域包含多种金属,焊接区域狭小、焊道多,这使得J型坡口的焊接残余应力非常复杂。目前,已有在役核电J型坡口焊接接头区出现应力腐蚀开裂（Stress Corrosion Cracking,SCC）,导致核反应堆压力容器顶盖含辐射介质的泄漏。而焊接残余应力是引起该类型裂纹的重要因素,因此对核电J型坡口焊接残余应力的分析及控制研究具有重要意义。本文在前人研究的基础上,以核电典型J型坡口试件焊接为研究对象,通过理论分析、有限元数值模拟、试验验证等方法进行研究,研究的主要内容如下:（1）基于焊接有限元分析基本理论,首先运用UG NX软件建立了J型坡口三维几何模型,并用Hypermesh软件划分有限元网格,然后使用ANSYS软件进行参数化建模和编写带状移动温度热源程序,模拟了J型坡口的多层多道焊焊接工艺,获得了整个焊接过程中的温度场及应力...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反应堆压力容器和J型坡口焊接接头结构示意图
热斑点上的热量分布不均匀，基本上是中间大周围小。这样的分布可近似通过高斯函数来描述，如图 1-2 所示；图1-2 高斯热源中加热斑点的热量分布Fig.1-2 Thermal distribution of heated spots in the Gauss heat source model（3）半球状热源分布函数模型和椭球型热源模型。重新考虑了焊接电弧的穿透作用，较高斯热源更贴合实际。由于实际熔池并非是球对称模型，后来改进为椭球形热源模型；（4）双椭球型热源模型。较椭球热源，实际中的熔池前半部分温度变化急剧，而后半部分变化平缓，进而改进为两个不同的椭球拼接而成的双椭球型热源。图1-3 双椭球型热源模型的热量分布Fig.1-3 Thermal distribution of double-ellipsoid heat source model
（4）双椭球型热源模型。较椭球热源，实际中的熔池前半部分温度变化急剧，而后半部分变化平缓，进而改进为两个不同的椭球拼接而成的双椭球型热源。图1-3 双椭球型热源模型的热量分布Fig.1-3 Thermal distribution of double-ellipsoid heat source model
【参考文献】：
期刊论文
[1]有限元法及CAE技术在现代机械工程中的应用探析[J]. 龚光军,董玉德. 西安文理学院学报(自然科学版). 2017(06)
[2]AP1000核电厂房动力特性参数化分析与优化[J]. 赵春风,陈健云,王静峰. 工程力学. 2017(S1)
[3]焊后热处理对反应堆压力容器内环形件焊接残余应力的影响[J]. 孙少南,于敦吉,邱阳,董元元,陈旭. 压力容器. 2017(04)
[4]异型焊接接头局部焊后热处理[J]. 陈忠兵,孙志强,吕一仕. 金属热处理. 2017(03)
[5]单元类型对焊接数值计算精度的影响[J]. 张立平,房元斌,吴斌,张红芳,占小红. 电焊机. 2016(11)
[6]焊接顺序对X形坡口环焊结构残余应力的影响[J]. 万海波,王延峰,李强,唐彬. 动力工程学报. 2016(08)
[7]焊道简化对核电J形焊缝残余应力数值计算影响[J]. 杨敏,罗英,付强,李玉光. 热加工工艺. 2016(07)
[8]压力容器吊耳多层多道焊不同焊接顺序的数值模拟[J]. 张行,李云涛,王谦,褚亮,李耀荣,李俊东. 焊接技术. 2015(12)
[9]我国核电及核能产业发展前景[J]. 叶奇蓁. 南方能源建设. 2015(04)
[10]焊接残余应力对船体结构疲劳强度的影响分析[J]. 刘振华,陈章兰,高博. 焊接. 2015(09)
博士论文
[1]核电焊接接头裂尖力学特征及环境致裂裂纹扩展速率研究[D]. 赵凌燕.西安科技大学 2014
[2]多焊缝管板结构焊接工艺与残余应力分析[D]. 宋以国.哈尔滨工程大学 2013
[3]中国核电产业自主化发展研究[D]. 邹长城.中南大学 2011
硕士论文
[1]镁合金双弧焊接过程数值模拟与应力分析[D]. 向月.南昌大学 2017
[2]AP1000核电项目文档管理研究[D]. 姚雪琴.山东大学 2016
[3]焊接过程及残余应力消除的热力耦合研究[D]. 刘迁.北京理工大学 2015
[4]核电压力容器安全端焊接接头残余应力场数值模拟研究[D]. 李晓波.西安科技大学 2015
[5]AP1000核电项目施工进度控制研究[D]. 岳大云.大连海事大学 2015
[6]超超临界锅炉水冷壁管残余应力应用研究[D]. 伍海敏.华南理工大学 2014
[7]钢桥构件焊接残余应力的有限元分析[D]. 张松.天津大学 2014
[8]核电CRDM管座J形坡口焊接接头区的残余应力与断裂分析[D]. 顾正军.华东理工大学 2012
[9]异种金属焊接件SA508-52M-316L在模拟压水堆一回路水环境中的性能研究[D]. 李冠军.机械科学研究总院 2011
[10]高强钢焊接过程及焊后热处理的数值模拟研究[D]. 张博.武汉理工大学 2011
本文编号：3545387
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
反应堆压力容器和J型坡口焊接接头结构示意图
热斑点上的热量分布不均匀，基本上是中间大周围小。这样的分布可近似通过高斯函数来描述，如图 1-2 所示；图1-2 高斯热源中加热斑点的热量分布Fig.1-2 Thermal distribution of heated spots in the Gauss heat source model（3）半球状热源分布函数模型和椭球型热源模型。重新考虑了焊接电弧的穿透作用，较高斯热源更贴合实际。由于实际熔池并非是球对称模型，后来改进为椭球形热源模型；（4）双椭球型热源模型。较椭球热源，实际中的熔池前半部分温度变化急剧，而后半部分变化平缓，进而改进为两个不同的椭球拼接而成的双椭球型热源。图1-3 双椭球型热源模型的热量分布Fig.1-3 Thermal distribution of double-ellipsoid heat source model
（4）双椭球型热源模型。较椭球热源，实际中的熔池前半部分温度变化急剧，而后半部分变化平缓，进而改进为两个不同的椭球拼接而成的双椭球型热源。图1-3 双椭球型热源模型的热量分布Fig.1-3 Thermal distribution of double-ellipsoid heat source model
【参考文献】：
期刊论文
[1]有限元法及CAE技术在现代机械工程中的应用探析[J]. 龚光军,董玉德. 西安文理学院学报(自然科学版). 2017(06)
[2]AP1000核电厂房动力特性参数化分析与优化[J]. 赵春风,陈健云,王静峰. 工程力学. 2017(S1)
[3]焊后热处理对反应堆压力容器内环形件焊接残余应力的影响[J]. 孙少南,于敦吉,邱阳,董元元,陈旭. 压力容器. 2017(04)
[4]异型焊接接头局部焊后热处理[J]. 陈忠兵,孙志强,吕一仕. 金属热处理. 2017(03)
[5]单元类型对焊接数值计算精度的影响[J]. 张立平,房元斌,吴斌,张红芳,占小红. 电焊机. 2016(11)
[6]焊接顺序对X形坡口环焊结构残余应力的影响[J]. 万海波,王延峰,李强,唐彬. 动力工程学报. 2016(08)
[7]焊道简化对核电J形焊缝残余应力数值计算影响[J]. 杨敏,罗英,付强,李玉光. 热加工工艺. 2016(07)
[8]压力容器吊耳多层多道焊不同焊接顺序的数值模拟[J]. 张行,李云涛,王谦,褚亮,李耀荣,李俊东. 焊接技术. 2015(12)
[9]我国核电及核能产业发展前景[J]. 叶奇蓁. 南方能源建设. 2015(04)
[10]焊接残余应力对船体结构疲劳强度的影响分析[J]. 刘振华,陈章兰,高博. 焊接. 2015(09)
博士论文
[1]核电焊接接头裂尖力学特征及环境致裂裂纹扩展速率研究[D]. 赵凌燕.西安科技大学 2014
[2]多焊缝管板结构焊接工艺与残余应力分析[D]. 宋以国.哈尔滨工程大学 2013
[3]中国核电产业自主化发展研究[D]. 邹长城.中南大学 2011
硕士论文
[1]镁合金双弧焊接过程数值模拟与应力分析[D]. 向月.南昌大学 2017
[2]AP1000核电项目文档管理研究[D]. 姚雪琴.山东大学 2016
[3]焊接过程及残余应力消除的热力耦合研究[D]. 刘迁.北京理工大学 2015
[4]核电压力容器安全端焊接接头残余应力场数值模拟研究[D]. 李晓波.西安科技大学 2015
[5]AP1000核电项目施工进度控制研究[D]. 岳大云.大连海事大学 2015
[6]超超临界锅炉水冷壁管残余应力应用研究[D]. 伍海敏.华南理工大学 2014
[7]钢桥构件焊接残余应力的有限元分析[D]. 张松.天津大学 2014
[8]核电CRDM管座J形坡口焊接接头区的残余应力与断裂分析[D]. 顾正军.华东理工大学 2012
[9]异种金属焊接件SA508-52M-316L在模拟压水堆一回路水环境中的性能研究[D]. 李冠军.机械科学研究总院 2011
[10]高强钢焊接过程及焊后热处理的数值模拟研究[D]. 张博.武汉理工大学 2011
本文编号：3545387
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3545387.html
