大吨位转炉托圈的疲劳性能仿真研究
发布时间：2020-12-13 18:05
转炉炼钢具有高生产率、低生产成本和易与连铸钢铁相配套等特点,是目前应用最为广泛的钢铁冶炼方法。托圈是转炉系统中至关重要的部件,起着承载和传动炉体的作用,如果托圈结构出现裂损,将给转炉的生产带来严重的安全隐患。某钢厂的250吨柔性螺栓式转炉托圈已服役多年,最近发现其内部筋板结构上出现大量的疲劳裂纹,为确保带裂损的托圈在炉役期间内能够安全使用,有必要对其疲劳性能进行研究。本文以该转炉托圈为研究对象,借助有限元软件为研究平台,建立转炉整体结构的三维CAD模型及CAE模型,并对其温度场及耦合应力场进行分析,以确定基于全局模型下托圈内立筋板子模型的边界条件,同时获取立筋板上疲劳薄弱点随倾动角度变化的载荷历程。计算结果表明,托圈内立筋板圆弧拐角处应力值较大且存在明显的应力集中现象,反映出该位置为疲劳薄弱区域,容易产生裂纹。采用应力强度因子的数值求解法和子模型技术对筋板结构进行裂纹扩展分析以评估其剩余强度。在上述研究基础上,为降低裂纹扩展速率来提高裂纹扩展寿命,提出几种加固方案,并研究各补强方案的改良效果。本文对带裂损托圈的疲劳性能研究具有实际的工程意义,指出了裂纹产生的原因,并提出了几种降低裂纹扩...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
转炉设备总图
图 1.2 立筋板的现场裂纹位置图 1.3 表示筋板上裂纹分布的区域，可以看出裂纹主要集中在筋板的圆弧拐角处，且裂纹普遍呈现一定的扩展特征。在工程应用中，设备的重要部件出现疲劳裂纹一般会立即更换，该柔性螺栓式转炉托圈内筋板结构中存在不同程度的疲劳
图 1.2 立筋板的现场裂纹位置图 1.3 表示筋板上裂纹分布的区域，可以看出裂纹主要集中在筋板的圆弧拐角处，且裂纹普遍呈现一定的扩展特征。在工程应用中，设备的重要部件出现疲劳裂纹一般会立即更换，该柔性螺栓式转炉托圈内筋板结构中存在不同程度的疲劳
【参考文献】：
期刊论文
[1]球压痕法评价16MnR钢的断裂韧性[J]. 魏中坤,伍声宝,关凯书. 机械工程材料. 2016(01)
[2]Q345R拉伸过载作用下裂纹扩展行为的影响因素研究[J]. 丁振宇,高增梁,王效贵. 机械工程学报. 2015(18)
[3]Influence of size effect and boundary conditions on temperature overshooting in nanoscale thermal conduction[J]. Xuefang Li,Mingtian Xu,David M.Christopher. Chinese Science Bulletin. 2014(12)
[4]转炉托圈裂纹修复的焊接工艺[J]. 马海超,刘子龙. 价值工程. 2014(07)
[5]基于有限元子模型的特种容器螺纹强度分析[J]. 安晓卫,李丽,刘修亚. 机械强度. 2013(06)
[6]激光-电弧复合焊接7075-T6铝合金裂纹扩展分析[J]. 吴圣川,周鑫淼,张卫华,余啸,徐晓波. 焊接学报. 2013(02)
[7]大型LNG船液体晃荡及其对波浪载荷影响的模型试验研究(英文)[J]. 汪雪良,顾学康,胡嘉骏,徐春. 船舶力学. 2012(12)
[8]转炉托圈裂纹的修复性焊接[J]. 李恒山. 武钢技术. 2011(05)
[9]压力容器用钢低周疲劳表面裂纹扩展速率试验研究[J]. 韩峰,张亚军,张利娟,高灵清. 材料开发与应用. 2011(04)
[10]120t转炉托圈与耳轴的强度分析[J]. 李彦彦,凌利改. 机械研究与应用. 2010(06)
硕士论文
[1]基于断裂力学的正交异性钢桥面板疲劳性能研究[D]. 高科.西南交通大学 2015
[2]氧气顶吹转炉的热流固耦合有限元分析[D]. 康福.武汉科技大学 2013
[3]基于ANSYS对转炉托圈的力学行为和强度特性的研究[D]. 张月娟.内蒙古科技大学 2013
[4]210吨转炉托圈应力有限元分析[D]. 刘晋华.内蒙古科技大学 2012
[5]基于ABAQUS的船舶典型结构裂纹扩展模拟及分析研究[D]. 姜薇.华中科技大学 2011
[6]转炉托圈机械—热应力耦合三维非线性分析[D]. 吴林峰.南京理工大学 2005
本文编号：2914951
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
转炉设备总图
图 1.2 立筋板的现场裂纹位置图 1.3 表示筋板上裂纹分布的区域，可以看出裂纹主要集中在筋板的圆弧拐角处，且裂纹普遍呈现一定的扩展特征。在工程应用中，设备的重要部件出现疲劳裂纹一般会立即更换，该柔性螺栓式转炉托圈内筋板结构中存在不同程度的疲劳
图 1.2 立筋板的现场裂纹位置图 1.3 表示筋板上裂纹分布的区域，可以看出裂纹主要集中在筋板的圆弧拐角处，且裂纹普遍呈现一定的扩展特征。在工程应用中，设备的重要部件出现疲劳裂纹一般会立即更换，该柔性螺栓式转炉托圈内筋板结构中存在不同程度的疲劳
【参考文献】：
期刊论文
[1]球压痕法评价16MnR钢的断裂韧性[J]. 魏中坤,伍声宝,关凯书. 机械工程材料. 2016(01)
[2]Q345R拉伸过载作用下裂纹扩展行为的影响因素研究[J]. 丁振宇,高增梁,王效贵. 机械工程学报. 2015(18)
[3]Influence of size effect and boundary conditions on temperature overshooting in nanoscale thermal conduction[J]. Xuefang Li,Mingtian Xu,David M.Christopher. Chinese Science Bulletin. 2014(12)
[4]转炉托圈裂纹修复的焊接工艺[J]. 马海超,刘子龙. 价值工程. 2014(07)
[5]基于有限元子模型的特种容器螺纹强度分析[J]. 安晓卫,李丽,刘修亚. 机械强度. 2013(06)
[6]激光-电弧复合焊接7075-T6铝合金裂纹扩展分析[J]. 吴圣川,周鑫淼,张卫华,余啸,徐晓波. 焊接学报. 2013(02)
[7]大型LNG船液体晃荡及其对波浪载荷影响的模型试验研究(英文)[J]. 汪雪良,顾学康,胡嘉骏,徐春. 船舶力学. 2012(12)
[8]转炉托圈裂纹的修复性焊接[J]. 李恒山. 武钢技术. 2011(05)
[9]压力容器用钢低周疲劳表面裂纹扩展速率试验研究[J]. 韩峰,张亚军,张利娟,高灵清. 材料开发与应用. 2011(04)
[10]120t转炉托圈与耳轴的强度分析[J]. 李彦彦,凌利改. 机械研究与应用. 2010(06)
硕士论文
[1]基于断裂力学的正交异性钢桥面板疲劳性能研究[D]. 高科.西南交通大学 2015
[2]氧气顶吹转炉的热流固耦合有限元分析[D]. 康福.武汉科技大学 2013
[3]基于ANSYS对转炉托圈的力学行为和强度特性的研究[D]. 张月娟.内蒙古科技大学 2013
[4]210吨转炉托圈应力有限元分析[D]. 刘晋华.内蒙古科技大学 2012
[5]基于ABAQUS的船舶典型结构裂纹扩展模拟及分析研究[D]. 姜薇.华中科技大学 2011
[6]转炉托圈机械—热应力耦合三维非线性分析[D]. 吴林峰.南京理工大学 2005
本文编号：2914951
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/2914951.html
