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《天津大学》 2010年
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海上石油平台桩腿齿条焊接应力变形热弹塑性有限元分析

李争  
【摘要】:海上石油平台桩腿齿条的焊接变形会使齿条的啮合精度降低,焊接残余应力在轮齿根部形成应力集中影响齿条传动中的受力情况。本文利用焊接热弹塑性有限元分析方法,对海上石油平台桩腿传动齿条的焊接残余应力和变形进行模拟计算。 本文在系统论述焊接热弹塑性有限元分析基本理论的基础上,运用ANSYS有限元软件对平板“V”型坡口对接焊进行了模拟计算。温度计算中使用了内部热生成热源,选取了20节点的SOLID90热分析单元进行了非均匀网格划分,应力和变形计算中母材和焊缝区采用了不同的参考温度。两种分析中都采用了单元生死技术来模拟焊缝金属的填充过程。最后将模拟结果与实验测得结果进行了对比,发现焊接残余应力分布规律与变形都和实验结果基本吻合;并且这种模拟结果也和理论分析结果相符。因此,证明了本文采用的有限元计算方法的有效性。然后用与平板相同方法模拟计算了海上石油平台桩腿齿条焊接的过程。首先对齿条的4条焊缝同时焊进行模拟,这种情况下构件的载荷和结构都是对称的,因此利用对称的方法建立了齿条的1/4模型。然后为了比较不同的焊接顺序对齿条板的应力和变形的影响,本文按比例把齿条缩小到实际尺寸的1/4建立有限元模型,然后模拟计算此虚拟结构在不同焊接顺序下的焊接过程。通过结果对比得出:齿条板两侧焊缝分别同时焊这种焊接顺序下齿条板基本不发生弯曲和扭曲变形,而且齿条板轮齿根部的等效残余应力为对称分布,这种应力分布对齿条的传动受力影响较小。因此这种焊接顺序对齿条板变形和应力的控制比较有效。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG404

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【参考文献】
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