電站鍋爐T91鋼焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬.pdf

1、本文基于ANSYS平臺(tái)，分別對(duì)T91/12Cr1MoV、T91/G102異種鋼接頭和T91/T91同種鋼接頭的焊接動(dòng)態(tài)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了研究。針對(duì)接頭的幾何特點(diǎn)和焊接過程的加熱特點(diǎn)建立有限元模型，選用高斯分布的熱源模型，利用函數(shù)的功能實(shí)現(xiàn)熱源的移動(dòng)。采用非均勻網(wǎng)格劃分，在分析過程中充分考慮了相變潛熱以及材料熱物理性能和力學(xué)性能隨溫度的變化，并對(duì)材料的高溫性能參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)倪x取和調(diào)整。利用生死單元技術(shù)實(shí)現(xiàn)了雙道焊打底焊道與蓋面焊道焊接

2、動(dòng)態(tài)過程的依次模擬。模擬中采用間接法順序耦合分析焊接過程的熱－應(yīng)力效應(yīng)。并針對(duì)計(jì)算中存在的材料非線性、幾何非線性問題，選用雙線性材料模式，并采用小時(shí)間計(jì)算步長(zhǎng)來提高計(jì)算的收斂性能，同時(shí)采用完全牛頓-拉普森方法進(jìn)行焊接應(yīng)力場(chǎng)的求解。 研究?jī)?nèi)容包括：對(duì)三類接頭焊接過程溫度場(chǎng)的模擬，分析了焊接過程中溫度場(chǎng)的變化規(guī)律；對(duì)焊接過程的應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了熱-力耦合分析：討論了兩類不同強(qiáng)度級(jí)別的耐熱異種鋼接頭的焊材選擇方案；分析了焊前預(yù)熱溫度和焊后去

3、應(yīng)力熱處理對(duì)各類耐熱鋼接頭焊后殘余應(yīng)力的影響；模擬了實(shí)際工作載荷作用下各類接頭中的應(yīng)力分布狀況，討論了應(yīng)力分布對(duì)接頭使用壽命的影響。 模擬結(jié)果表明：為減小焊接殘余應(yīng)力，T91/G102、T91/12Cr1MoV兩類異種鋼接頭焊接時(shí)選擇H10Cr5Mo中強(qiáng)焊材為宜；焊前預(yù)熱對(duì)降低T91鋼小口徑薄壁管接頭焊接殘余應(yīng)力意義不大，但對(duì)于改善接頭根部的微觀組織與力學(xué)性能乃至降低冷裂紋傾向均會(huì)起到積極作用；焊后去應(yīng)力熱處理有助于降低接頭中的