摘要：焊接残余应力是造成焊缝开裂失效的主要原因,因而精确描述应力对于管道安全输送极为重要,而外加拘束是影响焊接应力分布的众多因素之一。为此,应用ANSYS仿真软件,采用实体—壳单元耦合建模方法,建立了拘束度与焊接过程的温度场和应力场耦合仿真模型,研究了拘束对油气管道焊缝应力的影响。同时,还基于自建的1套自拘束焊接试验装置,实现了不同拘束状态下管道的焊接,并通过应变仪采集焊接过程中的应力应变数据,与模拟结果进行对比,进而证明了ANSYS仿真耦合模型的有效性。结果表明:①对于两端约束的钢管焊接对接接头,随着管长增加,焊缝处的轴向应力减小,在距离焊缝230 mm处的轴向应力亦减小;②焊趾处的塑性应变亦减小,整体焊接结构的拘束度降低;③焊接的管道残余应力随着拘束度的上升而增大,拘束情况对焊接残余应力的影响明显;④拘束度最大的0.5 m×0.5 m管子,其焊接残余拉应力最大可达140 MPa,高残余拉应力会严重削弱管道的整体性能。进而提出建议:加强管道建设期间的焊接施工管理,避免产生管道焊接时的强拘束。

关键字：油气管道;ANSYS;拘束度;耦合模型;生死单元;焊接应变;残余应力;焊缝开裂;

ISSN号：1000-0976

卷、期、页：中文核心期刊:89-95,7

发表日期：2016-11-25

收录情况：北大中文核心期刊

发表期刊名称：天然气工业

参与作者：王良军,李强,王东坡

第一作者：董绍华

论文类型：期刊论文

论文概要：王良军,李强,王东坡,董绍华，利用拘束度耦合模型计算管道焊接残余应力，天然气工业，2016，中文核心期刊:89-95,7

论文题目：利用拘束度耦合模型计算管道焊接残余应力