资源描述：
《压力容器简体与平封头多级焊缝残余应力数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、压力容器简体与平封头多级焊缝残余应力数值模拟第46卷第3期2009年6月化工设备与管道PROCESSEQUIPMENT&PIPINGVo1.46No.3Jun.20o9压力容器简体与平封头多级焊缝残余应力数值模拟张祥,曾涛(四川理工学院机械工程学院,四川自贡643000)摘要:采用有限元软件ANSYS中生死单元技术对压力容器筒体与平封头单面焊焊接过程进行数值模拟,得出焊缝焊接残余应力,温度场及位移场的分布情况.经过分析可以得出:在焊缝区及熔合区温度极高;远离焊缝,温度峰值急剧下降.在熔舍区焊接残余应力达最大值;焊根处残余应力较小
2、;在热影响区,沿焊缝方向多为拉应力,垂直焊缝方向多为压应力.关键词:压力容器;生死单元;残余应力中图分类号:TQ050.3文献标识码:A文章编号:1009?3281(2009)03-0007-03NumericalImitationofResidualStressinWeldbetweenCylinderandFlatHeadofPressureVesselZHANGXiang,ZENGTao(Dept.ofMechanicalEngineering,SichuanUniversityofScience&Engineering,
3、Zigong643000,China)Abstract:Thefinite.elementanalysismethodanditsbirth—deadtechniquewereusedtosimulatetheweldingprocessofthepressurevesselcylinderandplatedome.Thedistributionsofresidualstressesinweldzone,temperaturefieldanddisplacementfieldwereob?rained.Itwasshownthatthe
4、temperatureinweldzoneandmeltingzonewasextremelyhigh,but,itwillbesharplydropintheareafarawayfromweld.Theresidualstressinmeltingzonereachedhighestvalue,andithadrelativesmallvalueatweldingtoe.Intheheataffectingarea.alongthedirectionofweld,thestressWastensile.However,alongth
5、enormalofweld,thestresswascompressive.Keywords:pressure;birth?deadelement;residualstress,焊接作为压力容器制造过程中的重要工艺,直接关系到产品质量的好坏,结构的安全.由于高度集中的瞬时热输入,在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力和变形.焊接残余应力和焊接变形将严重影响压力容器的强度,刚度,受压时的结构稳定性和尺寸稳定性.为评估压力容器筒体与平封头多级焊缝焊接过程中产生的残余应力及焊接变形,利用ANSYS有限元分析软件,对其焊接过程进行数值模拟,定
6、量描述了焊接温度场与应力场,预测了焊接残余应力的分布,为实际焊接生产及变形提供参考.1简体与平封头焊接有限元分析1.1问题及计算参数描述简体与平封头的连接结构如图1所示,对于小直径(DN<6OOmm),且内部无法施焊的筒体与平封头的连接采用单面焊结构.焊接接头结构尺寸:焊缝试样宽度20mm,V形坡口=60..焊接工艺参数:焊接电压25V,焊接电流250A,焊接速度4mm/s,焊接半径5mm,焊接室温20℃.图16/6./>2收稿日期:2008一l1-28作者简介:张祥(1984一),男,湖北黄冈人,在读研究生.主要研究方向为
7、化工过程机械.?8?化工设备与管道第46卷第3期1.2材料性能这里的材料是奥氏体不锈钢,其性能见表1[1-2],在高于600℃时,钢铁的弹性模量很小,温度在分界点以上所需应变对最终残余应力状态影响不大,因此材料的高温性能对最终的结果影响不大.表1材料性能1.3网格划分将简体与平封头焊接模型简化为二维平面模型,见图2.为了节省计算时间和提高精度,在温度梯度变化大的焊缝及其附近区域网格加密处理,在离焊缝较远处和温度变化不明显的区域,采用较稀疏的网格,整体上表现为由密到疏的过渡方式.图2模型网格划分1.4生死单元热源模型加载及温度场对于本文多
8、级焊缝焊接过程,应将热源作为焊缝单元内部生热处理,以生热率的形式施加载荷,同时考虑金属的填充作用,故运用生死单元技术,逐步将填充焊缝金属转化为生单元参与计算.本文属于瞬态热结构耦合问题,故选取PLANE13
