Cr5Mo和20钢焊接残余应力有限元分析.pdf

第 37卷 第 6期 石 油 化 工 设 备 Vo1．37 NO．6 2008年 11月 PETRO—CHEM1CAIEQUIPMENT NOV． 2008 文章编号 ：1000—7466(2008)06—0045—04 Cr5Mo与 20钢焊接残余应力有限元分析 何天平，程 凌 ，陈正南 (江苏省安全生产科学研究院，江苏 南京 210042) 摘要：应用大型有限元分析软件ABAQUS对Cr5Mo与2O钢焊接接头的残余应力进行有限元分 析 ，获得 了异种钢焊接接 头残余应力的分布规律 ，并与同种钢焊接接头残余应力进行 了比较 。结果 表明，异种钢焊接接头的残余应力明显大于同种钢焊接接头的焊接残余应力。在异种钢焊接接头 中，由于母材热膨胀系数和焊缝熔合金属组织的差异 ，热膨胀系数大的材料侧焊接残余应力大，最 大环向应力出现在 内壁焊缝根部 ，最大轴 向应力 出现在外壁焊缝处。研究结果为焊接工艺优化和 提高异种钢接头的可靠性提供 了理论基础 。 关键词：异种钢；焊接；残余应力；有限元方法；分析 封螺栓组的主要参数进行优化 ，从而获得更为理想 [l，z]：[90．6938，17．9316] 的结构参数 ，同时还 能准确地预测螺栓组联结的可 fval一 589．9764 靠度水平 ，这对高压容器密封结构的可靠运行显得 exitflang= 1 特别重要。 output— iterations：4；funcCount：19；stepsize：1； (3)应用 MATLAB优化工具箱对所建数学模 algorithm ： medium—scale：SQP，Quasi—New— 型进行优化求解 ，不需要编写大量程序，其算法简 ton，line—search 单 、容易理解 ，因此提高了可靠性优化设计的实用性 3．3 优化结果比较 和效率。 据文献[11]圆整得到 d一95mm，N===18。相 比常规设计结果d。一105mm，N。一20，F(dN)值减 参考文献 ： [1] 丁伯 民，黄正林．化工设备设计全书——高压容器[M]．北京 ： 少的比率 77一(F。一F)／F。≈0．23。由此看出，在满 · 化学工业出版社 ，2003． 足可靠度要求前提下，通过优化设计可使密封螺栓 [2] 刘惟信．机械可靠性设计[M]．北京：清华大学出版社，1996． 的结构尺寸和数量 明显减少 ，总体质量至少减轻 [3] 王 启．常用机械零部件可靠性设计[M]．北京：机械工业出版 20 。此外 ，采用可靠的MATLAB优化算法 ，也极 社 ，1996． 大提高了双锥密封螺栓的设计精度 。 E43 陈立周．机械优化设计方法[M]．北京：冶金工业出版社，2005． [5] 徐梓斌，闵剑青．基于MATIAB的螺栓组联接的可靠性优化 4 结语 设计[J]．机械设计与研究，2006，22(3)：54—56． [6] GB15O～1998，钢制压力容器[s]． (1)以双锥密封螺栓为对象所采用的可靠性优 [7] 王志文，蔡仁 良．化工容器设计 [M]．北京：化学工业 出版