考慮相變過程的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪焊接殘余應(yīng)力分析.pdf

1、近年來，中國大力開發(fā)水利資源，廣泛應(yīng)用大型水輪機(jī)建設(shè)大型水電機(jī)組。經(jīng)過對實際工作轉(zhuǎn)輪的研究和分析得知，影響轉(zhuǎn)輪工作壽命的主要原因之一是在轉(zhuǎn)輪上出現(xiàn)疲勞裂紋。隨著工作時間的延長，裂紋開始逐漸擴(kuò)展直至轉(zhuǎn)輪完全破壞。由于轉(zhuǎn)輪的葉片通常是與上冠和下環(huán)焊接而成，焊縫處通常是產(chǎn)生疲勞裂紋的主要區(qū)域。所以，要研究轉(zhuǎn)輪的工作破壞機(jī)理，必須要對其焊縫處進(jìn)行受力分析，找到裂紋萌生的原因。 本文采用三維熱彈塑性有限元理論，并考慮了金屬相變原理對焊接過

2、程的影響，以大型通用有限元軟件Ansys作為計算工具，研究轉(zhuǎn)輪葉片與上冠和下環(huán)焊縫處的殘余應(yīng)力及其分布規(guī)律。為提高計算結(jié)果的精度，采用帶中間結(jié)點的六面體單元對轉(zhuǎn)輪進(jìn)行單元劃分。在焊縫處劃分為六條焊縫，共分三層疊焊，與實際情況基本符合。還須選擇較合適的本構(gòu)關(guān)系模擬不同溫度下材料的力學(xué)屬性。在得到計算結(jié)果后將其與沒有考慮相變過程的結(jié)果進(jìn)行比較，分析出相變理論對焊接過程的影響。還要將最后結(jié)果與實測值及其它文獻(xiàn)計算結(jié)果進(jìn)行回火退火前后的比較，對