Zr-4合金管电子束焊接瞬态温度场和应力场的数值模拟

来源期刊：稀有金属2016年第7期

论文作者：王硕 何建军 窦政平 王巍 贾建平

文章页码：660 - 665

关键词：Zr-4合金;电子束焊接;温度场;应力场;

摘    要：Zr-4合金广泛用作大多数压水堆和反应堆的燃料包壳材料,因此针对其焊接的研究有非常重要的现实意义。论文采用数值模拟方式研究Zr-4合金电子束焊接的瞬态过程,采用双椭球热源模型,结合接触及辐射等边界条件,采用变密度六面体网格,耦合温度场和应力场,建立了Zr-4合金管电子束焊接的有限元瞬态数学模型,采用自适应时间步,计算了Zr-4合金管真空电子束焊接的三维瞬态温度场和应力场。数值模拟结果表明:在电子束功率相对较小的条件下,焊缝深宽比较小,采用双椭球热源模型进行数值模拟,所获熔池形状与实验所得焊缝成形吻合良好,证明了该数学模型的合理性,从而可为制定实际焊接工艺提供理论指导。在所设定的计算条件下,筒盖和筒体均变形均匀,主要表现形式为沿径向突出,且筒盖变形大于筒体,和实际焊接现象基本一致;焊后最大整体变形约0.02 mm。