探究衍射安全阀阀座焊接残余应力与回座冲击影响大纲

摘要：压力释放阀,也即安全阀,是一种安全保护装置,它的启闭件(即阀瓣、反冲盘以及阀杆等)在受管道或者设备介质的压力作用下常处于闭合状态,而随着介质压力的升高,超过整定压力值时启闭件自动开启,通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀应有在正常状态下良好的密封性能,而在开启释放压力之后其密封性能也应该保持不变。加工缺陷,比如裂纹、夹杂等,是导致密封面失效的主要理由,而加工历程中的残余应力往往是产生这些缺陷的起始理由。根据安全阀密封性能的要求,本论文采取模拟和实验的策略探讨了安全阀阀座在整个加工历程中残余应力的演化历程,以及多次回座后残余应力的重新分布不足。在实验策略上,温度的测量采取红外热成像和热电偶的策略,残余应力的测量采取中子衍射测量技术。在多次冲击中,根据本实验的要求,设计制作了简易的低能量落锤冲击装置,用来模拟多次回座冲击。模拟采取大型商业软件Abaqus,同时与实验结果进行比较,利用实验结果来验证模拟的正确性。探讨得到的主要结论如下：(1)在二道焊焊接历程中,由于焊接收弧工艺的影响,起弧点经历了三次典型的温度循环,沿着焊接方向的第二个测量点第三次温度循环比较微小,可以忽略不计,而其他的地方均经历了二次典型的温度循环；模拟和实验结果基本吻合,但由于人工焊接的因素,在温度峰值和峰值到达时间上有着一定的差别；(2)对九个测量点而言,焊接之后的残余应力处于拉应力状态,而在焊后热处理之后,残余应力值大大地减少,经过最后的材料切除之后,除了靠近内表面的轴向和径向残余应力为压缩应力之外,其他区域九个测量点的残余应力值均变为拉应力；(3)在模拟多次回座冲击中,首先浅析了实验结果,并与模拟结果进行比较；然后探讨了在各个不同的冲击参数下(比如冲击速度、冲击次数和冲击时间)对安全阀的残余应力分布的影响,最主要的结论是残余应力值随着冲击次数的增加趋于恒定值,另外在第一次冲击作用下,各个方向的残余应力值随着冲击速度和冲击时间的增加而降低。关键词：焊接残余应力论文中子衍射论文温度测量论文回座冲击论文有限元模拟论文

摘要5-6

Abstract6-9

第1章 绪论9-18

1.1 课题探讨背景9-10

1.2 探讨近况10-17

1.2.1 焊接残余应力探讨近况10-11

1.2.2 冲击残余应力探讨近况11-14

1.2.3 温度测量的探讨近况14-15

1.2.4 残余应力测量的探讨近况15-17

1.3 本论文探讨内容17-18

第2章 阀座加工历程中温度场和残余应力的测量18-25

2.1 引言18

2.2 温度场的测量18-21

2.2.1 热电偶测温度18-19

2.2.2 红外热成像测温度19-21

2.3 中子衍射技术测残余应力21-24

2.3.1 测试基本原理21-23

2.3.2 基本测试策略23-24

2.4 本章小结24-25

第3章 安全阀阀座加工历程中的有限元模拟和实验结果验证25-43

3.1 引言25

3.2 焊接历程中的有限元基本方程25-27

3.3 有限元模型的建立27-36

3.3.1 阀座堆焊的几何结构和材料参数28-32

3.3.2 焊接历程热源模型的选择32-34

3.3.3 阀座堆焊的有限元模拟34-36

3.3.4 焊后热处理和后加工的有限元模拟36

3.4 有限元计算结果及其浅析36-42

3.4.1 焊接温度场浅析36-38

3.4.2 残余应力场浅析38-42

3.5 本章小结42-43

第4章 阀座在回座冲击下的残余应力场浅析43-53

4.1 引言43

4.2 模拟回座实验装置的搭建43-44

4.3 三维有限元模型的建立44-47

4.3.1 材料参数的选取44-45

4.3.2 显式动力学浅析45-46

4.3.3 冲击模型的建立46-47

4.4 冲击结果浅析47-52

4.4.1 冲击次数对残余应力的影响49

4.4.2 冲击速度对残余应力的影响49-51

4.4.3 冲击时间对残余应力的影响51-52

4.5 本章小结52-53

第5章 总结与展望53-55

5.1 总结53

5.2 展望53-55