J型接头结构焊接角变形规律研究及焊接顺序优化

论文摘要

本课题研究核电用J型接头结构焊接顺序优化降低管子角变形。J型接头是核电装备中一种主要结构形式,由于其几何非对称性,焊接变形规律复杂,产生较大轴向角变形,最终导致管子同轴度超差,影响结构的装配和使用。由于J型接头要求高装配精度,焊接过程需要对焊接顺序进行优化,以降低J型接头结构焊接过程中的角变形。本论文以非对称性J型接头为研究对象,揭示焊接变形规律,具有重要的工程意义。近年来在计算机技术和数值分析方法支持与发展下,利用有限元分析方法为解决复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径。论文建立了J型接头模拟件实验平台,并采用热弹塑性有限元方法对于J型接头焊接变形规律进行了如下研究。论文针对核电J型接头管子结构的接入角度α和接头深度D两个参数讨论J型接头结构管子角变形规律。J型接头结构由于非轴对称性,焊接后产生较大角变形,方向是管子接入角度α减小的趋势方向。计算结果表明,不同的焊接顺序会改变轴向角变形大小和方向,论文通过不同焊接顺序下管子角变形的比较,寻找角变形较小的焊接顺序,归纳焊接工艺。并设计实验验证计算结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 焊接变形机理
• 1.3 焊接变形数值模拟研究动态与发展
• 1.4 有限元法概述及热弹塑性有限元法
• 1.5 焊接热源基本模型
• 1.6 不同焊接接头多道焊研究进展
• 1.7 论文内容
• 第二章 J 型接头结构参数对焊接角变形影响
• 2.1 固有应变法讨论J 型接头焊接变形
• 2.2 J 型接头热弹塑性有限元模型
• 2.2.1 J 型接头有限元几何模型和网格模型
• 2.2.2 J 型接头模型边界条件和物理性能参数
• 2.3 J 型接头管子位移和角变形定义
• 2.4 不同J 型接头结构参数与温度场计算结果关系
• 2.5 管子接入角度α与焊接后管子角变形关系
• 2.5.1 计算结果比较
• 2.5.2 计算结果讨论
• 2.6 J 型接头深度 D 与焊接后管子角变形关系
• 2.6.1 计算结果比较
• 2.6.2 计算结果讨论
• 2.7 管子顶部外圆环中心点位移和焊接冷却过程关系
• 2.7.1 计算结果
• 2.7.2 计算结果讨论
• 2.8 本章小结
• 第三章 J 型接头结构单层焊顺序优化研究
• 3.1 J 型接头有限元模型
• 3.2 单层焊接顺序设置
• 3.3 J 型接头结构单层焊接顺序优化有限元模拟结果
• 3.4 数值模拟计算结果讨论
• 3.5 本章小结
• 第四章 J 型接头结构多层焊角变形规律
• 4.1 二层焊J 型接头有限元模型
• 4.1.1 有限元模型和参数设置
• 4.1.2 焊接顺序设置
• 4.2 二层焊计算结果
• 4.3 二道焊计算结果讨论
• 4.4 多层焊J 型接头有限元模型
• 4.5 多层焊计算结果
• 4.6 多层焊计算结果讨论
• 4.7 管子顶部外圆环中心点位移和多层焊接过程关系
• 4.8 本章小结
• 第五章 J 型接头结构焊接验证实验
• 5.1 实验设计概念论述
• 5.2 实验系统
• 5.2.1 实验系统硬件组成
• 5.2.2 实验流程
• 5.2.3 实验误差评估
• 5.3 实验测量数据
• 5.4 数值模拟结果与实验比较
• 5.4.1 有限元模型
• 5.4.2 实验与数值模拟计算比较
• 5.5 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 符号说明
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文