溶解乙炔氣瓶焊接應力的有限元分析.pdf

1、焊接模擬技術作為新興的現(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,其設計、制造質(zhì)量要求嚴格。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力變化以及焊后去應力熱處理對接頭殘余應力的影響,探討了溶解乙炔氣瓶在設計載荷作用下的應力分布。
　　 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力場的分布存在著較大的區(qū)別,角接接頭的殘余應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)為周向殘余拉應力,而熱影響區(qū)為周向殘余壓應力?？v縫的軸向殘余應力出現(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)縫表面的軸向應力明顯高于外縫。焊縫中的周向應力要低于軸向應力,在縱縫的起始端與末端,周向殘余應力發(fā)生突變。環(huán)縫的周向殘余應力大于軸向殘余應力,內(nèi)