大型旋转部件的焊接残余应力数值模拟及寿命分析研究

《大型旋转部件的焊接残余应力数值模拟及寿命分析研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、省学号：０誦００７３ＫＩＳｌ＾＾ｌ博±五心心苗论文题目大型旋转部件的焊接残余应力数值模；产：拟及寿命分析研究—动力工程及工程热物理学科专业：机械结构完整性。：研究方向而？论文作者；驾羣指导教师：轩福贞教授ＩｊＩ赠－＿Ｗ２０１５０９１３定稿日期：年月日学位论文使用授权声明本学位论文作者完全了解学校有关保留，、使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华东理工大学可Ｗ将本学位论文的全部或部分内容编

2、入有关数据库进行检索，可ｙｘ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密论文在解密后遵守此规定。论文涉密情况；知若密□保密，保密期（年月日至年＿月＿日）＿＿＿＿＿、学位论文作者签名：Ｍ＆指导老师签名｜日期；文〇｜（年＾月６日日期；知長年月？日分类号：ＴＫ２６２密级：ＵＤＣ；华东理工大学学位论文大型旋转部件的焊接残余应力数值模拟及寿命分析研究指导教师姓名：轩福贞教授申请学位级别；博±专业名称；动力工程及工程热物理论文定稿曰期２０１５．９．１３论文答辩日期；２

3、０１５．１１．４学位授予单位：华东理工大学学位授予日期；答辩委员会主席：陈旭教授评阅人：島增梁教授巩建鸣教授陈颂英教授钱才富教授叶笃毅教授作者声明。，我郑重声明；本人恪守学术道德，崇尚严谨学风所呈交的学位论文是本人在导师的指导下。除文中明确注明和引用的，独立进行研究工作所取得的结果。论文为本人亲自撰写，内容外，本论文不包含任何他人已经发表或撰写过的内容并对所写内容负责。论文作者签名：為知年。月６曰华东理王大学博±学位论文第Ｉ页大型旋转巧件的焊接巧余应力巧值模拟及寿命分

4、析研究撤要随着第Ｈ代核电、超超临界火电汽轮机等装备向着大型化、高参数高温、高压）（趋势发展，焊接工艺己成为转子等旋转部件制造的重要手段。然而，由于焊接过程中不可避免地引入残余应力及气孔、夹杂等微观缺陷，进而对结构的强度和服役安全性一产生影响。另方面，旋转构件服役过程中面临着启停、高温等复杂载荷历程，不仅使得设备产生疲劳、蠕变等机制下的损伤，其与焊接残余应力的稱合作用会对旋转构件服役寿命产生如何影响，目前仍是工程中亟需澄清的重要课题。本文Ｗ汽轮机焊接转子为对象，采用有限元方法系统研究了焊接残余应力的产生和分布规律，重点

5、探讨了服役载荷历程如启停过程中疲劳、蠕变机制对残余应力松弛和重分布的影响。基于损伤和断裂理论，研究分析了残余应力对旋转构件寿命设计的影响。主要研究工作和结论如下：１采用热弹塑性有限元方法，分析研究了窄间隙多道焊接头的焊接残余应为分布（）。及其影响因素研巧结果表明，焊接模巧过程中考虑固态相变因素，可得到与实验测量值相符合的残余应力分布，但并不改变焊缝；焊接道数増加可减小热影响区范围残余应力的分布趋势；每道焊接后冷却时间延长，会使得残余应力峰值略为増加，但残余应力的影响范围明显减小。（２）基于疲劳和断裂理论，研究了焊接旋转构

6、件的疲劳强度考核和容限裂纹尺寸的有限元分析法，计算得到了焊接转子的高周、低周疲劳寿命和临界裂纹尺寸分布。结果表明：分别采用Ｍｉｓｅｓ应为和最大主应力两种等效应力时，计算得到的焊接转子疲劳寿命差别不明显，是疲；焊接转子焊缝内腔的圆角处疲劳寿命最低劳强度的最薄弱－区域，传统，会；计算温度机械载荷下的转子疲劳寿命时的等效应变法计算结果偏大带来非保守的结果－，因而提出了基于等效应力的温度机械賴合载荷下的疲劳寿命分析方法。（３）１＾＞１焊接转子为对象，分析研究了焊接残余应力对焊接接头局部疲劳寿命的影响规律。结果表明；与不考虑焊接

7、残余应力情况相比，焊接残余应力导致了热影响区的高周、低周疲劳寿命降低，；由于残余压应力的存在焊缝和母材区的局部疲劳寿命明显増加；相比于高周疲劳，残余应为对低周疲劳寿命的影响更显著。４基于热描塑性本构模型，研究了焊接转子残余应力在服役条件下（包括启停疲（）劳和高温蠕变）的松弛和重分布规律。研究结果表明；由于应力叠加和髙温下屈服强度的降低，启停工况下会使得焊接残余应力发生松弛（拉应力降低）和重分布；相比于，稳态工况下孺变导致的焊接残余应力松弛效应更加显著疲劳机制；焊缝愈靠近于进汽口部位，焊缝区的工作温度愈高，导致的残余应力松弛程

8、度更大；蠕变机制下，较第ＩＩ页华东理工大学博±学位论文一短保载时间内焊接残余应力就会