基于SYSWELD管板焊結(jié)構(gòu)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(yīng)用。眾多換熱管和管板之間的焊縫導(dǎo)致?lián)Q熱器產(chǎn)生較大的焊接變形，如果控制不當(dāng)，會(huì)惡化管板的受力狀態(tài)，導(dǎo)致密封不嚴(yán)，甚至管子拉脫等嚴(yán)重后果。因此預(yù)測和控制換熱器的焊接變形具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文設(shè)計(jì)組裝了旋轉(zhuǎn)焊接裝置，在此基礎(chǔ)上搭建了基于國產(chǎn)機(jī)器人的管板換熱器自動(dòng)化焊接試驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了單換熱管與管板的自動(dòng)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(diǎn)的溫度，獲得了這些點(diǎn)的熱循環(huán)曲線;利用盲孔法測量了焊縫附近應(yīng)力。
　　采用Sysweld軟件建立了單換熱管與管板焊接的局部模型，對(duì)熱源進(jìn)行了校核。局部模型的計(jì)算結(jié)果表明，單換熱管焊接時(shí)，殘余應(yīng)力呈中心對(duì)稱分布;在焊縫附近切向殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力，隨著距焊縫距離增加逐步過渡為壓應(yīng)力;在焊縫附近徑向應(yīng)力為拉應(yīng)力，隨著距離焊縫越遠(yuǎn)徑向殘余應(yīng)力逐漸減小，在邊緣處徑應(yīng)力趨近于0。殘余塑性應(yīng)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(zhǔn)，確定宏單元尺寸。
　　為了提高計(jì)算效率，根據(jù)換熱器的實(shí)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(jì)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(shí)際的彈性拘束大小，通過對(duì)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(gè)主要影響因素，以此為基礎(chǔ)擬合出了不同條件下的彈性拘束計(jì)算公式，并對(duì)公式進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　利用“局部-整體”映射