关于双平板封头结构的焊接残余应力有限元模拟

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1、双平板封头结构的焊接残余应力有限元模拟徐君臣，王泽武，银建中(1．大连理工大学化工机械学院，辽宁大连116024；2．惠生工程(中国)有限公司，上海201203)摘要：双平板封头结构最常见的问题是面板与工艺接管焊接部位开裂引起泄漏，而焊接残余应力是重要的影响因素之一。基于ANSYS软件中的APDL语言、单元生死技术以及热一结构间接耦合法对双平板封头结构焊接温度场、应力场进行了数值模拟，获得了焊接残余应力的大小与分布规律。计算结果表明：在焊缝区环向应力水平较高，易诱使焊缝开裂失效；在焊缝附近区域产生了

2、较大压应力，主要是由于焊缝区材料受热向外膨胀而产生。模拟结果为焊接残余应力评定、控制焊接残余应力提供了理论依据，并对提高双平板封头结构的可靠性和安全性具有重要意义。关键词：双平板封头；焊接残余应力；有限元；单元生死技术中图分类号：TH123；0241．82文献标识码：A文章编号：1001-4837(2013)o9-0031-08doi：l0．3969／j．issn．1001—4837．2013．09．005FiniteElementSimulationofWeldingResidualStresso

3、fDouble——layerFlatHeadStructureXUJun—chen，WANGZe—WU，YINJian—zhong(1．SchoolofChemicalMachinery，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China；2．WisonEn—gineeringCo．，Ltd．，Shanghai201203，China)Abstract：Thekeyproblemofdouble——layerfiatheadstructureisthele

4、akageinducedbythecrackintheweldingpositionbetweenthepanelandthenozzle．Weldingresidualstressisoneofthemaininfluentialfactors．Inthiswork，numericalsimulationonweldingtemperaturefieldandthermalstressofdouble—lay-erfiatheadstructurewascarriedoutbasedonAPDLo

5、fANSYSsoftware，elementbirthanddeathtechnol—ogyandthermal—mechanicalcouplingmethod，andthedistributionlawofweldingresidualstresswasfoundout．Thesimulationresultsindicatethatthehoopstressismuchlargerattheweldingzone，whicheasilyinducesthecrackingandleakages

6、ometimes．Thecompressivestressisveryhighneartheweldingzone，anditismainlycausedbytheexpansionofheatingweldingmateria1．Theanalysisfromcalculationresultsprovidessometheoryreferencesforevaluatingandcontrollingtheweldingresidualstress．Itisofgreatsignificance

7、forincreasingthereliabilityandsafetyofdouble—layerfiatheadstructure．Keywords：double—-layerfiathead；weldingresidualstress；finiteelement；elementbirthanddeathtech·-nology·31·双平板封头结构的焊接残余应力有限元模拟Vo130．No92013的焊接残余应力，容易形成较高的应力集中。夹0引言套焊接部位的残余应力取决于焊接工艺、结构形式和材料

8、性能，直接影响双平板封头结构的强度石油、化工等行业广泛应用的夹套结构在交和疲劳寿命，准确计算焊接残余应力是对双平板变载荷条件下工作时，夹套中的焊缝会发生开裂封头结构进行强度评定与寿命评估的重要环节。而导致冷却介质泄漏，经研究，焊接残余应力是导采用有限元等数值计算通用软件对焊接残余致焊缝开裂的重要原因之一。图1示出某高温反应力模拟得到了广泛应用。王和慧等¨采用应器下端部双层夹套式平板封头结构和接管局部ANSYS软件对还原炉挠性夹套的焊接残余应力进放大图。行了数值模拟；蒋