CLAM鋼焊接溫度場與應(yīng)力場的三維數(shù)值模擬.pdf

1、中國低活化馬氏體鋼—CLAM(China Low Activation Martensitic steel)是中科院等離子體物理研究所與國內(nèi)外多家單位合作下發(fā)展的具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的低活化馬氏體鋼，是我國ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)實驗包層模塊研究的首選結(jié)構(gòu)材料。CLAM鋼的焊接工藝和焊接技術(shù)關(guān)系到TBM(test blanket modules)能否最終

2、成功制造，是CLAM鋼走向?qū)嶋H應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前，我國已經(jīng)開展了對CLAM鋼熱等靜壓擴散焊接的初步研究，為了適應(yīng)聚變堆包層模塊制造的發(fā)展需求，其它焊接工藝如激光焊、氬弧焊、電子束焊以及焊接的熱模擬分析等研究工作顯得尤為重要和緊迫。本文正是基于這一背景下，采用有限元分析和實驗相結(jié)合的方法對CLAM鋼TIG焊焊接溫度場及應(yīng)力應(yīng)變場進行了初步研究。 本文應(yīng)用ANSYS有限元分析軟件建立了平板對接單面雙層焊三維有限元數(shù)學(xué)模型，并利

3、用生死單元和APDL(ANSYS Parametric Design Language)參數(shù)化語言實現(xiàn)了焊接熱源的移動加載，焊縫金屬逐步填充的動態(tài)模擬及參數(shù)化建模過程。對CLAM鋼焊接過程的溫度場、焊后殘余應(yīng)力與變形情況進行了模擬分析。探討了不同時刻，不同工藝參數(shù)下焊件的溫度分布，焊件不同位置在焊接過程中經(jīng)歷的焊接熱循環(huán)以及焊接熔池動態(tài)變化過程；對預(yù)熱和未預(yù)熱樣件焊后焊縫區(qū)域的顯微組織和硬度進行了對比分析；利用紅外測溫技術(shù)對溫度場模擬結(jié)