大型環(huán)形結(jié)構(gòu)焊接變形剛性控制數(shù)值模擬.pdf

1、因汽輪機(jī)隔板服役環(huán)境的特殊性，需要在隔板外環(huán)的指定位置堆焊不銹鋼耐腐蝕層，由于堆焊量大導(dǎo)致隔板外環(huán)焊后焊接變形大影響裝配質(zhì)量。為控制隔板外環(huán)的焊接變形同時(shí)降低大型焊接結(jié)構(gòu)焊接試驗(yàn)成本，應(yīng)用數(shù)值模擬對(duì)汽輪機(jī)隔板外環(huán)的焊接變形過程進(jìn)行了預(yù)測(cè)。同時(shí)針對(duì)大型結(jié)構(gòu)焊接過程數(shù)值模擬模型大、數(shù)據(jù)量大、計(jì)算時(shí)間長等問題，基于相似準(zhǔn)則分析焊接溫度場(chǎng)確定了模擬結(jié)構(gòu)與實(shí)際結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力和變形的比例對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立模擬結(jié)構(gòu)模型減少了單元數(shù)量和節(jié)點(diǎn)數(shù)量。另外，利用串

2、熱源代替雙橢球熱源減少時(shí)間增量步數(shù)以及模擬過程中迭代運(yùn)算次數(shù)，在盡可能保證計(jì)算精度的同時(shí)提高運(yùn)算效率。同時(shí)為保證模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)了相似結(jié)構(gòu)物理試驗(yàn)，驗(yàn)證了簡化方法的精度。因此，本課題的研究對(duì)控制汽輪機(jī)隔板外環(huán)焊接變形具有一定的工程意義。
　　通過增加剛性固定即焊拉筋的辦法控制汽輪機(jī)隔板外環(huán)焊接變形。設(shè)計(jì)了米字型拉筋和梁型拉筋兩種焊拉筋結(jié)構(gòu)，通過數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比兩種拉筋形式控制焊接變形的能力，結(jié)果表明兩種拉筋形式都可以減少焊接

3、變形，米字型拉筋控制焊接變形的能力要強(qiáng)于梁型拉筋，當(dāng)采用米字型拉筋時(shí)，筋板的變形要大于隔板外環(huán)的變形，而采用梁型拉筋，隔板外環(huán)的變形要大于筋板的變形。特別是在控制隔板外環(huán)的軸向變形和周向變形上，米字型拉筋可以更好的保證隔板的垂直度和減少隔板因受熱膨脹對(duì)形狀的影響。工藝方面，優(yōu)化了焊接速度和夾具數(shù)量，得到了最優(yōu)的焊接速度為6 mm/s，最優(yōu)的夾具數(shù)量是6個(gè)。利用串熱源完成了全部堆焊過程的數(shù)值模擬，耗時(shí)約50小時(shí)。并通過模擬結(jié)構(gòu)與實(shí)際結(jié)構(gòu)的