電站鍋爐T91鋼焊接溫度場和應力場的數(shù)值模擬.pdf

1、本文基于ANSYS平臺，分別對T91/12Cr1MoV、T91/G102異種鋼接頭和T91/T91同種鋼接頭的焊接動態(tài)溫度場和應力場進行了研究。針對接頭的幾何特點和焊接過程的加熱特點建立有限元模型，選用高斯分布的熱源模型，利用函數(shù)的功能實現(xiàn)熱源的移動。采用非均勻網(wǎng)格劃分，在分析過程中充分考慮了相變潛熱以及材料熱物理性能和力學性能隨溫度的變化，并對材料的高溫性能參數(shù)進行了適當?shù)倪x取和調(diào)整。利用生死單元技術(shù)實現(xiàn)了雙道焊打底焊道與蓋面焊道焊接

2、動態(tài)過程的依次模擬。模擬中采用間接法順序耦合分析焊接過程的熱－應力效應。并針對計算中存在的材料非線性、幾何非線性問題，選用雙線性材料模式，并采用小時間計算步長來提高計算的收斂性能，同時采用完全牛頓-拉普森方法進行焊接應力場的求解。 研究內(nèi)容包括：對三類接頭焊接過程溫度場的模擬，分析了焊接過程中溫度場的變化規(guī)律；對焊接過程的應力場進行了熱-力耦合分析：討論了兩類不同強度級別的耐熱異種鋼接頭的焊材選擇方案；分析了焊前預熱溫度和焊后去

3、應力熱處理對各類耐熱鋼接頭焊后殘余應力的影響；模擬了實際工作載荷作用下各類接頭中的應力分布狀況，討論了應力分布對接頭使用壽命的影響。 模擬結(jié)果表明：為減小焊接殘余應力，T91/G102、T91/12Cr1MoV兩類異種鋼接頭焊接時選擇H10Cr5Mo中強焊材為宜；焊前預熱對降低T91鋼小口徑薄壁管接頭焊接殘余應力意義不大，但對于改善接頭根部的微觀組織與力學性能乃至降低冷裂紋傾向均會起到積極作用；焊后去應力熱處理有助于降低接頭中的