高強(qiáng)度大厚度樁腿板材切割工藝力學(xué)行為研究.pdf

1、海洋平臺(tái)樁腿齒條板承載著整個(gè)平臺(tái)重量和周?chē)d荷，是海洋平臺(tái)最重要的核心部件，樁腿板材切割殘余應(yīng)力、應(yīng)變的存在會(huì)影響后續(xù)的焊接質(zhì)量，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，甚至產(chǎn)生裂紋擴(kuò)展的隱患，這對(duì)整個(gè)平臺(tái)制造都不利。本論文基于江蘇省研究生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目，研究高強(qiáng)度大厚度樁腿板材切割工藝中的殘余應(yīng)力應(yīng)變大小、分布規(guī)律，以及切割殘余應(yīng)力對(duì)后續(xù)焊接的影響，對(duì)海洋平臺(tái)整體工藝制造具有實(shí)際意義。
　　本論文闡述了熱彈塑性有限元基本理論，對(duì)齒條板的切割工藝進(jìn)行了相關(guān)分

2、析研究，利用 ANSYS有限元軟件對(duì)樁腿板材預(yù)熱進(jìn)行了數(shù)值模擬。利用溫度場(chǎng)疊加原理，引入厚度修正系數(shù)，建立合適的氧氣切割厚板雙熱源溫度場(chǎng)模型。研究平板氧乙炔切割數(shù)值模擬的溫度場(chǎng)以及應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)，得到平板切割數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比，對(duì)文中所選熱源模型的進(jìn)行驗(yàn)證。建立齒條板的氧乙炔切割數(shù)值模擬模型，分析結(jié)果的應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律。最后為了分析切割殘余應(yīng)力對(duì)后續(xù)樁腿齒條板焊接工藝的影響，建立了齒條板與半圓管的焊接數(shù)值模型以及齒條板的對(duì)接焊的數(shù)值模型

3、，為了貼合實(shí)際，大厚度板模型的焊縫采用多層多道焊。
　　通過(guò)計(jì)算分析，得到了NV E690一些新的高溫?zé)嵛锢硇阅軈?shù)如電阻率，磁導(dǎo)率等，并對(duì)樁腿板材預(yù)熱的重要性做了說(shuō)明，使用碳當(dāng)量計(jì)算公式并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工藝確定了NV E690板材切割選用整體預(yù)熱，預(yù)熱溫度為220℃，樁腿齒條板焊接時(shí)采用局部預(yù)熱，預(yù)熱溫度為150℃左右。利用有限元分析軟件對(duì)樁腿平板切割進(jìn)行數(shù)值模擬，得到的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了熱源模型的可行性，得到了大厚度工件

4、最佳修正系數(shù)，提出的熱源模型可應(yīng)用在大厚度板上。通過(guò)對(duì)樁腿齒條板切割數(shù)值模擬得到了樁腿齒條板切割后的應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律。接著對(duì)比分析是否消除樁腿齒條板切割殘余應(yīng)力，得到了樁腿板材沒(méi)有消除切割殘余應(yīng)力對(duì)后續(xù)焊接工藝影響較大，而且樁腿齒條板與半圓管的焊接部位、樁腿齒條板的齒根部位的應(yīng)力、應(yīng)變值變化最大，這將對(duì)整個(gè)工件性能都有不利影響，最后對(duì)樁腿齒條板的對(duì)接焊接做了數(shù)值模擬分析，沒(méi)有消除焊接殘余應(yīng)力的焊接部位應(yīng)力應(yīng)變值變化很大。高強(qiáng)度大厚度樁腿