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《燕山大学》 2010年
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直缝焊管高频感应焊接残余应力分析

谷绪地  
【摘要】: 随着我国石油工业的发展,高频直缝焊管需求越来越大。该焊管的生产过程—高频焊接不可避免的产生残余应力,残余应力是导致焊接裂纹和接头性能降低的重要因素,对结构的静强度、疲劳强度、稳定性、刚度以及应力腐蚀开裂存在关键性的影响。成功预测焊接温度场和应力场的分布情况是获得高质量焊接结构的重要途径。一旦各种焊接现象能够实现计算机模拟,就可以通过计算机系统来确定焊接各种结构和材料时的最佳设计、最佳工艺方法和焊接参数等。 本文系统地论述了焊接过程温度场和应力场的分析理论,有限元分析基于大型通用有限元计算软件ANSYS平台完成,总结了基于有限元分析软件ANSYS的焊接模拟计算过程,基于高频焊接热源的计算模拟结果,采用三维实体单元,考虑材料的物理性能随温度的变化和相变的影响,利用ANSYS软件中的APDL(参数设计化语言),并使用间接法求得了残余应力场。获得了高频焊管温度场和残余应力场的分布规律,并对结果进行了分析和讨论。 本文的主要内容包括:建立合适的有限元模型;现阶段由于高频感应焊接没有数学模型加以描述,在加载热源问题的处理上,首先根据工厂实际生产参数,用有限元软件模拟出V型角的高频感应焊接温度场,选取达到焊接成型要求(板边温度≥1400℃)处的横截面的温度场,记录每个节点的温度值,以此作为高频感应焊接热源,采用ANSYS的APDL解决了高频焊接热源加载问题;在温度场计算准确的基础上,将热单元转化为结构单元求解残余应力;通过后处理,给出了焊缝部位残余应力的分布趋势;分析了高频感应焊接残余应力的主要形成原因,指出了主要是由于温度梯度形成残余应力,轴向残余应力接近材料的屈服应力,周向残余应力仅为材料屈服应力的三分之一左右,径向残余应力数值较小工程上可以忽略。
【学位授予单位】:燕山大学
【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】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王晓香;;我国焊管业的现状及发展方向[J];钢管;2007年06期
2 李晓红;;我国焊管生产现状及发展趋势[J];钢管;2008年01期
3 孙英学;孙平;;焊接残余应力有限元分析技术研究[J];核动力工程;2009年02期
4 杨冬,陈听宽;导热反问题方法在计算瞬态传热过程中的应用[J];核动力工程;1997年06期
5 李霄;熊庆人;石凯;刘彦明;李健;胥聪敏;张燕娜;;焊管残余应力研究进展及展望[J];焊管;2009年07期
6 王者昌;关于焊接残余应力消除原理的探讨[J];焊接学报;2000年02期
7 刘维;张玉凤;霍立兴;邓彩艳;;高频焊管残余应力的测量及三维有限元数值模拟[J];焊接学报;2007年01期
8 刘俊;陆皓;陈俊梅;;焊接残余应力的温度-组织-应力耦合分析[J];焊接学报;2009年02期
9 余正刚;姜勇;巩建鸣;涂善东;朱瑞松;奚冬兴;;不同异种钢管道焊接接头残余应力的数值模拟[J];焊接学报;2009年08期
10 沈利民;巩建鸣;余正刚;涂善东;;Q345R钢焊接接头不同部位补焊残余应力的有限元分析[J];焊接学报;2009年09期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任新见,江克斌,张光明;结构优化的APDL语言面向对象程序设计[J];四川建筑科学研究;2003年01期
2 刘兴远,林文修,张琦彬,邓安福;挑梁下纵横墙墙体荷载分布规律的ANSYS分析[J];四川建筑科学研究;2004年01期
3 任国亮,赵远翔,何英明;厂房框架模型空间作用试验研究与ANSYS建模分析[J];四川建筑科学研究;2004年01期
4 徐其功;孙业华;;基于ANSYS参数化设计语言门式刚架分析程序的二次开发[J];四川建筑科学研究;2008年02期
5 陈国栋;李章政;;钢筋混凝土框架异型节点非线性浅析[J];四川建筑科学研究;2009年02期
6 杨曌;黄刚;;CFRP加固砌体墙抗震性能试验研究及有限元分析[J];四川建筑科学研究;2010年03期
7 惠宽堂;黄斌;;BRBFs的结构影响系数研究方法初探[J];四川建筑科学研究;2012年02期
8 惠宽堂;黄斌;;BRBFs的抗震性能分析[J];四川建筑科学研究;2012年03期
9 向华平;;基于边界拓扑转化的四面体与六面体网格动态连接技术[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年02期
10 王立涛;大型有限元分析软件——ANSYS的应用技巧[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2003年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 周福庚;吕召全;;先进分析方法在重卡前轴结构设计中的应用[A];安徽省第五届“兴皖之光”青年学术年会论文集(工科卷)[C];2005年
2 张倩倩;袁宝国;刘为;李萍;候一江;;新型6300kN模锻液压机侧梁有限元分析及优化[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
3 刘维;丁文斌;朱莉娜;;基于ANSYS二次开发的焊接结构有限元分析系统[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
4 刘衍平;张刘斗;;电子设备机柜结构的模态分析[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 冯智睿;张恩龙;;隔膜泵曲轴的参数化有限元分析[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
6 赵文科;郑德聪;宋爱卿;王嘉伟;吕婷;;高地隙拖拉机机架的有限元分析[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
7 王者昌;;焊接应力变形原理若干问题的探讨(3)[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
8 王者昌;;焊接应力变形原理若干问题的探讨(11)[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
9 熊朝清;卢熹;;基于APDL参数化的磁极冲片结构分析[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
10 丁旭杰;刘利军;沈荣瀛;;一种新型减振器的性能研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
2 孟珣;基于动力特性的海上风力发电支撑结构优化技术研究[D];中国海洋大学;2010年
3 杨秀芝;低合金高强钢双丝焊热过程数值模拟及接头组织转变行为研究[D];华中科技大学;2010年
4 张鹏;双相钢电阻点焊性能特征与焊接机理研究[D];华中科技大学;2010年
5 陈海卫;波轮式全自动洗衣机脱水振动与抑制机理的研究[D];江南大学;2010年
6 张洁;SiCp/Cu基复合材料的研制及性能研究[D];江苏大学;2010年
7 袁志军;球管焊接数值模拟及焊接残余应力影响因素研究[D];南昌大学;2010年
8 曾芳;大型滑履磨机结构分析及焊接工艺研究[D];武汉理工大学;2010年
9 张顺善;双丝间接电弧焊电弧特性及熔滴过渡研究[D];山东大学;2010年
10 窦建洪;基于犬双心室电力学复合模型的心力衰竭仿真研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙威;Φ800mm通光口径纹影系统结构分析与设计[D];中国工程物理研究院;2010年
2 张学武;基于磁控技术的TIG焊残余应力的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 梁素芳;TIG焊CAPP系统研究[D];南昌航空大学;2010年
4 赵永梅;方钢管混凝土火灾条件下温度场和温度应力研究[D];山东科技大学;2010年
5 郑莉;DSP在集装箱加强板焊接定位系统中的应用[D];山东科技大学;2010年
6 王权;起重机减速器变位斜齿轮副有限元仿真分析与研究[D];山东科技大学;2010年
7 倪川;某框架结构振动特性测试与控制分析研究[D];郑州大学;2010年
8 王会杰;基于变形控制的复合地基变刚度概念设计研究[D];郑州大学;2010年
9 苗军伟;注塑成型和模具结构一体化分析[D];郑州大学;2010年
10 郑文举;既有宽幅桥梁结构承载能力试验研究与加固分析[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙占刚 ,韩志凌;焊管成型过程研究综述[J];承德民族职业技术学院学报;2004年01期
2 巩建鸣,姜勇,涂善东;碳迁移对镍基和奥氏体焊条焊接的Cr5Mo异种钢焊接接头蠕变破断寿命的影响[J];材料工程;2003年10期
3 李笑牛,赵伟;六面体有限元网格生成方法综述[J];大连民族学院学报;2003年03期
4 王坤显;低结构应力螺旋焊管成型调整探讨[J];钢管;2005年02期
5 王晓香;;加快新一代高钢级HTP管线钢管开发 迎接新一轮管线建设高潮[J];钢管;2006年06期
6 余海涛,邵可然,罗俊华;有限元网格自动剖分[J];高电压技术;2004年05期
7 熊庆人;冯耀荣;霍春勇;;螺旋缝埋弧焊管残余应力的测试与控制[J];机械工程材料;2006年05期
8 汪建华,楼松年,戚新海,吴鲁海;陶瓷金属扩散焊接的残余应力及其缓和措施[J];硅酸盐学报;1995年06期
9 吕军,王忠金,王仲仁;有限元六面体网格的典型生成方法及发展趋势[J];哈尔滨工业大学学报;2001年04期
10 王杰;;应力腐蚀开裂的断裂参量研究[J];化工机械;1996年03期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 金晓军;双相不锈钢管道焊接质量控制和安全评定的研究[D];天津大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 刘学术;汽车碰撞特征参数研究[D];大连理工大学;2003年
2 赵学平;基于轿车纵梁的碰撞模拟及吸能特性的研究[D];南京理工大学;2004年
3 陈晓艳;机械扩径过程的数值模拟与工艺参数优化[D];燕山大学;2006年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈维波;;爆炸法消除金属焊接残余应力[J];爆破器材;1985年04期
2 李广铎,刘柏梁,李本远;孔边塑性变形对测定焊接残余应力精度的影响[J];焊接学报;1986年02期
3 赵芳壁,张宏伟;焊接残余应力拉力载荷消除法的实验研究[J];压力容器;1993年04期
4 解德,李荣锋,谭伯聪,李福林,李美堂,孙永久;爆炸法消除超厚板焊接残余应力的工艺研究[J];钢铁研究;1995年02期
5 程咏梅,徐学东,张亦良,周竞学,姚希梦,段景明;加氢裂化反应器的焊接残余应力和水压试验应力测试[J];压力容器;1997年05期
6 张春平,李萌盛,秦琳;基于ANSYS的异种钢焊接残余应力的数值模拟[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2003年03期
7 朱援祥,王勤,赵学荣,孙秦明;基于ANSYS平台的焊接残余应力模拟[J];武汉理工大学学报;2004年02期
8 艾景辉;;压力容器消除焊接应力技术评述[J];应用能源技术;2007年07期
9 郭淑娟;张莹莹;杨坪;闫伟;;换热器管与管板接头焊接残余应力的有限元分析[J];热加工工艺;2010年03期
10 ;应力应变、疲劳与脆断、断裂力学[J];机械制造文摘-焊接分册;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 戴素娟;刘新尧;刘爱华;;焊接残余应力对受压杆件稳定性的影响[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
2 汪骥;刘玉君;华一品;邓燕萍;;考虑焊接残余应力的T型构件结构强度研究[A];七届更迭 三十回眸——第七届船舶力学学术委员会全体会议论文集[C];2010年
3 章正茂;;焊接残余应力对构件的影响及控制措施[A];全国焊接工程创优活动经验交流会论文集[C];2011年
4 刘金艳;张亦良;赵尔冰;徐学东;程红伟;;灭菌器内腔开裂与焊接残余应力[A];压力容器先进技术——第七届全国压力容器学术会议论文集[C];2009年
5 张艳梅;王宝;张汉谦;;数字散斑相关方法测量焊接残余应力的探讨[A];第十次全国焊接会议论文集(第2册)[C];2001年
6 朱明军;姜胡;陈佩寅;;Inconel 690焊接残余应力测试技术研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第4册)[C];2009年
7 周金枝;;焊接残余应力对焊接构件疲劳寿命的影响[A];第五届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2001年
8 孙先锋;何志涛;秦力;张铁华;李宇千;税昱;;焊接残余应力的控制与消除[A];2008年全国建筑钢结构行业大会论文集[C];2008年
9 李良碧;万正权;王自力;潘广善;;高强钢环肋圆柱壳结构的焊接应力和变形研究[A];中国钢结构协会海洋钢结构分会2010年学术会议暨第六届理事会第三次会议论文集[C];2010年
10 葛森;张亦良;刘增华;;焊接残余应力变化及裂纹的金属磁记忆检测[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员李荣锋 记者匡华安;武钢起草的两项国家标准达到国际先进水平[N];中国冶金报;2009年
2 蔺军 谢艳花;央视新楼钢构制作特点与加工工艺[N];建筑时报;2007年
3 记者 夏纪福;超声消除应力技术通过鉴定[N];中国船舶报;2008年
4 范尚荣;焊接应力对杆件影响的控制和消除[N];建筑时报;2006年
5 郑斋;中冶LPG储罐占七成市场[N];中国船舶报;2007年
6 刘景凤 段斌 马德志;我国建筑钢结构焊接技术的发展与思考[N];中国建设报;2006年
7 刘树屯;我国建筑钢结构设计良莠不齐[N];建筑时报;2008年
8 秦文灿;降伏设备开裂保证安稳生产[N];中国石化报;2003年
9 雷正刚 李荣峰;武钢爆炸法消除焊接残余应力技术取得突破[N];世界金属导报;2002年
10 周仁忠;大跨度悬臂桁架悬吊结构等两项工艺通过鉴定[N];建筑时报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贾栗;工字钢—端板组焊结构焊接残余应力有限元分析[D];山东大学;2013年
2 袁志军;球管焊接数值模拟及焊接残余应力影响因素研究[D];南昌大学;2010年
3 王文利;风力作用下桅杆结构拉耳焊接节点板裂纹萌生疲劳寿命的评估[D];武汉理工大学;2012年
4 曹艳平;几种新的低阶单元及一种系统的焊接残余应力场构造方法[D];清华大学;2002年
5 姬书得;水轮机转轮焊接残余应力调控措施的虚拟优化[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 张壮南;单轴对称工字形单悬伸梁和双跨连续梁整体稳定性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
7 金成;空间热循环下承载铝合金焊接接头损伤机理与数值模型[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 余雏麟;焊接圆柱壳轴压弹性及塑性屈曲实验研究和数值分析[D];浙江大学;2012年
9 朱援祥;水电站巨型压力钢衬合拢缝接头形式优化及工艺研究[D];华中科技大学;2007年
10 薛小龙;压力管道在线焊接技术的研究[D];南京工业大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杨常群;消除16MnR焊接残余应力的研究[D];吉林大学;2012年
2 李灿;基于仿真的铝合金型材焊接残余应力研究[D];湖南大学;2013年
3 罗白璐;交变载荷下厚板表面焊接残余应力的松弛研究[D];武汉理工大学;2010年
4 何辉;焊接残余应力超声波检测装置的研制[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 梁君亮;钢结构自熔焊焊接残余应力数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
6 高卫军;基于“位移差”法焊接残余应力的超声测量研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
7 何浩;斜拉桥锚拉板焊接残余应力的数值分析[D];湖北工业大学;2012年
8 张桃;基于有限元法的推铲焊接残余应力的分析[D];苏州大学;2011年
9 彭桂蒸;大面积薄钢板焊接残余应力的性能分析与试验研究[D];青岛理工大学;2010年
10 张鹏;钢厚板焊接残余应力研究[D];武汉理工大学;2013年
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