基于SYSWELD管板焊結(jié)構焊接變形的數(shù)值模擬.pdf

1、固定式管板換熱器在壓力容器、石油、化工、暖通等各行業(yè)中得到了廣泛應用。眾多換熱管和管板之間的焊縫導致?lián)Q熱器產(chǎn)生較大的焊接變形，如果控制不當，會惡化管板的受力狀態(tài)，導致密封不嚴，甚至管子拉脫等嚴重后果。因此預測和控制換熱器的焊接變形具有重要的工程應用價值。
　　本文設計組裝了旋轉(zhuǎn)焊接裝置，在此基礎上搭建了基于國產(chǎn)機器人的管板換熱器自動化焊接試驗平臺，實現(xiàn)了單換熱管與管板的自動焊接，獲得了良好焊縫成形的接頭;采用熱電偶測溫儀測量了焊趾

2、附近指定點的溫度，獲得了這些點的熱循環(huán)曲線;利用盲孔法測量了焊縫附近應力。
　　采用Sysweld軟件建立了單換熱管與管板焊接的局部模型，對熱源進行了校核。局部模型的計算結(jié)果表明，單換熱管焊接時，殘余應力呈中心對稱分布;在焊縫附近切向殘余應力為拉應力，隨著距焊縫距離增加逐步過渡為壓應力;在焊縫附近徑向應力為拉應力，隨著距離焊縫越遠徑向殘余應力逐漸減小，在邊緣處徑應力趨近于0。殘余塑性應變主要分布在焊縫及熱影響區(qū)內(nèi)，確定了以熱影響區(qū)

3、邊界為準，確定宏單元尺寸。
　　為了提高計算效率，根據(jù)換熱器的實際情況，提出縮小局部模型尺寸的方法。利用總散熱能量相等的原理計算并修正得到了等效散熱系數(shù)，最終確定等效散熱系數(shù)為440W/(m2·K)。利用逐步縮小范圍的方法確定了實際的彈性拘束大小，通過對不同影響因素的綜合分析，確定了軸向溫度力、拉壓剛度和彎曲剛度三個主要影響因素，以此為基礎擬合出了不同條件下的彈性拘束計算公式，并對公式進行了驗證。
　　利用“局部-整體”映射