溶解乙炔氣瓶焊接應(yīng)力的有限元分析.pdf

1、焊接模擬技術(shù)作為新興的現(xiàn)代研究方法,可以通過計算機模擬實際的焊接過程,得到一定工況下焊件中溫度、應(yīng)力、變形等物理量的數(shù)值分析結(jié)果,這就大大地節(jié)約了實際焊接試驗對人力、物力和時間的消耗,對保證焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全可靠性具有重大的經(jīng)濟價值和現(xiàn)實意義。
　　 溶解乙炔氣瓶作為特殊的第三類壓力容器,其設(shè)計、制造質(zhì)量要求嚴(yán)格。在氣瓶的生產(chǎn)制造過程中,焊接質(zhì)量對溶解乙炔氣瓶的安全運行和使用壽命起著關(guān)鍵作用。本課題以某企業(yè)生產(chǎn)的溶解乙炔氣瓶為

2、例,通過有限元分析軟件ANSYS對其主體焊縫的焊接溫度場及應(yīng)力場進行了模擬。模擬的焊接過程包括:封頭與閥座間角接接頭的雙層埋弧焊；筒節(jié)縱縫的雙面埋弧焊；封頭與筒節(jié)間環(huán)縫的雙面埋弧焊。分析了焊接過程中的應(yīng)力變化以及焊后去應(yīng)力熱處理對接頭殘余應(yīng)力的影響,探討了溶解乙炔氣瓶在設(shè)計載荷作用下的應(yīng)力分布。
　　 研究結(jié)果表明:不同的焊接接頭形式,溫度場的變化都經(jīng)歷了一個從始焊時的非穩(wěn)態(tài)逐漸過渡到準(zhǔn)穩(wěn)態(tài),臨近焊縫的末端又呈現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)的過程,多

3、道焊后續(xù)焊道的峰值溫度要高于起始焊道。
　　 不同主體焊接接頭焊接應(yīng)力場的分布存在著較大的區(qū)別,角接接頭的殘余應(yīng)力主要集中在焊縫區(qū)及封頭一側(cè)的焊接熱影響區(qū),焊縫區(qū)和熔合區(qū)為周向殘余拉應(yīng)力,而熱影響區(qū)為周向殘余壓應(yīng)力?？v縫的軸向殘余應(yīng)力出現(xiàn)在焊縫中,沿焊縫總體呈現(xiàn)出中間高兩端低的分布,且內(nèi)縫表面的軸向應(yīng)力明顯高于外縫。焊縫中的周向應(yīng)力要低于軸向應(yīng)力,在縱縫的起始端與末端,周向殘余應(yīng)力發(fā)生突變。環(huán)縫的周向殘余應(yīng)力大于軸向殘余應(yīng)力,內(nèi)