MMS_200热力模拟实验机焊接热循环软件研制
焊接热模拟技术
式中
T—热源在瞬时给焊接的热能 α—热扩散率 D—距点热源的距离，D=(x2+y2+z2)1/2
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2）若热源为线热源 即二维温度场
式中 d—距线热源的距离 d=（x2+y2）1/2
3） 若热源为面热源 即一维温度场
式中 F—截面面积 x—距热源的距离
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Rosonthal解析模式是以集中热源为基础的计算方法， 假定物性参数不变，不考虑相变与结晶潜热，对焊件几 何形状简单的归结为无限大、无限长、无限薄，计算结 果对远离熔合线的较低温度区（<500℃）较准确，但对 熔合区及热影响区误差很大，而这部分正是和焊接性能 相关的关键部位。
2 高斯函数分布的热源模式
电弧热源是通过加热斑点将热能 传递给焊件的，加热斑点上热量分布 不均匀，中心多而边缘少。
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距斑点中心任一点的热流密度：
式中
qm—加热斑点中心最大热流密度
R—电弧有效加热半径 r—距电弧加热斑点中心的距离
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3 半球状热源分布函数模型
该模型是针对电弧挺度大，对熔池冲击力大的 情况提出的，如高能束的激光焊、电子束焊。
4、蔡洪能等人建立了运动电弧 作用下表面双椭圆分布模型，并在此 基础上研制了三维瞬态非线性热传导 问题的有限元程序。
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焊接温度场的准确计算是焊接冶金分 析、焊接应力应变热弹塑性动态分析和焊 接工艺制定的前提。
焊接温度场：
焊件上某一点的瞬时温度分布
T=f（x，y，z，t）
式中
T—焊件上某点瞬时温度；
场的线性计算，其结果与试验相吻合； 2、上海交通大学陈楚等人对非 线性热传导问题进行了有限元分析， 建立焊接温度场计算模型，并编制 了相应的程序；
换热器单元仿真软件 操作说明书
换热器单元仿真软件操作说明书欧倍尔北京欧倍尔软件技术开发有限公司2018年3月地址：北京海淀区清河永泰园甲一号建金商厦4层423室邮编：100193II-目录一工艺流程简介 (1)1.1工作原理.......................................................................................................................................11.2流程说明.......................................................................................................................................1二工艺卡片 (1)2.1设备列表.......................................................................................................................................12.2现场阀门.......................................................................................................................................22.3仪表列表.......................................................................................................................................22.4工艺参数.......................................................................................................................................3三复杂控制说明........................................................................................................................................3四控制规程 (4)4.1正常开车 (4)4.1.1开车前准备..........................................................................................................................44.1.2启动冷物流进料泵..............................................................................................................44.1.3冷物流进料..........................................................................................................................44.1.4启动热物流入口泵..............................................................................................................44.1.5热物流进料..........................................................................................................................44.2正常运行 (5)4.2.1正常工况操作参数..............................................................................................................54.2.2备用泵的切换......................................................................................................................54.3正常停车 (5)4.3.1停热物流进料泵..................................................................................................................54.3.2停热物流进料......................................................................................................................54.3.3停冷物流进料泵..................................................................................................................54.3.4停冷物流进料......................................................................................................................54.3.5E101管程、壳程泄液. (5)地址：北京海淀区清河永泰园甲一号建金商厦4层423室邮编：100193III-4.4事故处理 (6)4.4.1FV101阀卡............................................................................................................................64.4.2P101A 泵坏............................................................................................................................64.4.3P102A 泵坏............................................................................................................................64.4.4TV102A 阀卡........................................................................................................................64.4.5TV102B 阀卡.........................................................................................................................74.4.6换热器管堵..........................................................................................................................74.4.7换热器结垢严重 (7)五PID 图......................................................................................................................................................8六仿真画面 (8)一工艺流程简介1.1工作原理传热，即热交换和热传递，是自然界和工业过程中一种最普遍的热传递过程。
机控班试题库
试题内容
一期EHG/HITASS系统为双路供电,AC220V来自( ),DC110V来自 直流屏 一期ETS的每个跳闸通道由DI、DO、PCM、IFC、UD模件组成，其 中PCM卡为( )模件 一期ETS系统主跳闸回路由机械跳闸电磁阀、（ ）、闭锁电 磁阀、油跳闸试验电磁阀、油跳闸试验复位电磁阀所组成。 一期调门油系统电磁阀由快速动作阀、（ ）、关断阀组成。 一期ETS系统两个主跳闸阀分别用一路直流电源，当两个主跳闸 阀同时（ ）电时跳闸。 高压转子热应力模块计算出高压转子表面热应力和高压转子中心 热应力，中压转子热应力模块计算出中压转子表面热应力和中压 转子中心热应力。热应力值用来限制机组的速率和（ ）。 汽轮机转速信号采用（ ）逻辑，偏差信号经PI运算后进行 调节。 二期汽机挂闸以前，应满足“所有阀关”、“汽机已跳闸”条 件，且ZS2的触点应该在（ ）位置 二期汽轮发电机组在并网运行时，为保证电网的稳定，从而保证 供电品质，通常应投入一次调频功能。当机组转速在死区范围内 时，频率调整给定为 （ ），一次调频不动作。 二期一次调频功能投入条件为：自动状态且转速回路无故障；负 荷初次大于（ ）额定负荷后。 盘车马达运行且齿轮未咬合且转速>（ ）RPM延时30S，自动停 盘车电机。 一期TCS系统中，当升速率大于（ ）rpm/sec且转速大于102% 时升速继电器动作，关中压调门。 二期TSI系统中，转速板采用的是（ ）型号的板件。 二期轴位移保护动作定值为（ ） 发电机负荷大于50％时，高压旁路发全关且低压旁路阀开度大于 （ ），则发跳机信号。 电荷有两种:一种是_______,另一种是________.同性电荷相互 ________，异性电荷相互________。 变动的磁场在导体中引起电动势的现象叫做________，由此所产 生的电动势叫做________。 UPS 可编程控制器 A、B两个主跳闸电磁阀 伺服阀 失 负荷率 三取中 闭合 零 10% 三分之二 49 MMS6312 ≥1.2mm或者≤-1.65mm 50%
基于ANSYS上的焊接热过程模拟技术的研究_张亮峰
{C} [T ]+ [K ]{T } = {Q} 式中: {C}—— 比热矩阵 ;
[ T ]—— 节点温度的时间导数 ; [ K ]—— 有效热传导矩阵 ; { T }—— 节点温度向量 ; { Q}—— 有效的节点热流率向量。 由此可对分析的稳态 ( T 项为零 )、瞬态、线性和
非线性等类型的问题进行分析 ,还可进行相变分析 —— 物态变化、结构分析 - 以热等。由于使用藕合场 单元同时求解 ,使得耦合复杂热传递和结构问题成 为可能 ,如瞬态热流分析等。
结 语
运用计算机模拟技术 ,对焊接热过程进行分析 , 可有效地指导正确的制定或选择焊接条件 ,如板厚、 接头型式、工艺参数、预热温度等。 由于 ANSYS程 序功能强大 , 涉及范围广 ,并且它友好的 图形界面 ( GUI)及优秀的程序构架使其易学易用 ,该程序还 使用了 基于 Mo tif 标准 的易 于理 解的 GUI,通 过 GU I可方便的交互访问程序的各种功能、命令、用 户手册和参考材料 ,并可一步一步地完成整个分析 , 因而使 AN SYS易于使用。 同时 , AN SYS可与许多 先进的 CAD软件共享数据 ,并为广大工 业领域的 用户提供了分析各种问题的能力 ,而且它的设计数 据接口程序提供了完全与设计数据相关联的分析方 案 ,并通过良好的用户界面完成分析。 因此 ,它在工 程界越来越广泛应用。
MMS-200热力模拟实验机操作规程
目录第一部分：MMS-200热力模拟实验机操作规程 (1)一、开机操作步骤 (1)二、试验操作步骤 (1)（一）压缩实验 (1)（二）拉伸实验 (2)（三）热处理实验 (4)（四）CCT实验 (5)（五）焊接实验 (5)（六）锤头自由控制 (5)三、结束实验 (6)四、注意事项 (7)第二部分：MMS-200热力模拟实验机界面操作规程 (10)一、各试验操作界面介绍 (10)（一）单道次压缩试验 (10)（a）试验类型选择 (11)（b）热电偶选择 (12)（c）参数的输入 (12)（二）多道次压缩试验 (15)（三）热处理试验 (17)（四）拉伸试验 (19)（五）焊接试验 (20)（a）界面中各参数详介 (21)（b）各种绘制方法的界面及操作介绍 (21)（六）锤头自由控制 (25)二、数据处理 (26)第三部分：MMS－200热力模拟实验机按扭操作说明 (30)一、主控制柜操作按钮及开关说明 (30)二、主体设备左侧面板界面说明 (34)三、主体设备右侧面板界面说明 (36)附录一：MMS-200的试验原理及试验方法 (38)1.1 压缩试验 (38)1.1.1 单向压缩试验 (39)(a) 单道次压缩试验 (39)(b) 多道次压缩试验 (41)1.1.2 平面应变压缩试验 (41)1.2 热处理试验 (42)1.3 CCT试验 (43)1.3.1 静态CCT试验 (44)1.3.2 动态CCT试验 (45)1.4 应力松弛试验（PTT） (45)1.5 拉伸试验 (47)1.6焊接热循环试验 (48)1.7 焊接热影响区连续冷却转变试验（SH-CCT试验） (58)1.8 零强温度（NST）和零塑性温度（NDT）的测定试验 (58)1.8.1 零强温度（NST）的测定 (59)1.8.2 零塑性温度（NDT）的测定 (60)1.9 SICO试验 (62)1.10 铸造试验 (63)附录二：MMS-200的试样及卡具类型 (66)2.1 MMS-200热力模拟试验机的试样 (66)2.2 MMS-200热力模拟试验机的卡具 (68)附录三：真空机组操作说明书 (69)第一部分：MMS-200热力模拟实验机操作规程一、开机操作步骤1．合上总电源控制柜中的总电源开关、加热系统开关、液压站开关、循环水开关、真空泵开关、PLC控制柜开关。
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第20卷第6期2008年6月钢铁研究学报Jour nal of Ir on and Steel ResearchV ol.20,No.6 June 2008基金项目:国家自然科学基金专项资助项目(50227401)作者简介:冯莹莹(1982 ),女,博士生; E mail:fengyingyin g 1982@; 修订日期:2007 12 24MMS 200热力模拟实验机焊接热循环软件研制冯莹莹, 骆宗安, 张殿华, 魏 瑾, 王黎筠(东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳110004)摘 要:成功研制出一种新的焊接热循环软件,以经验和实测数学模型为基础,应用L abv iew 7 1进行编程,方便、快捷绘制单道次、多道次焊接热循环曲线,进而定量地反映与描述了影响各热循环参数的主要因素及其相互关系。
该软件的开发对焊接工艺研究有重要价值,填补了国产热力模拟实验机在焊接热循环方面的空白,完善了国产热力模拟实验机的功能,进一步拓宽了其应用领域。
关键词:焊接热循环软件;单道次;多道次;焊接热循环曲线中图分类号:T G402 文献标识码:A 文章编号:1001 0963(2008)06 0049 04Development of Welding Heat Cycle Software forMMS 200Thermomechamical SimulatorFENG Ying ying, LUO Zong an, ZH ANG Dian hua, WEI Jin, WA NG Li jun(State K ey L abo rato ry of Ro lling and Automat ion,N o rtheast er n U niversit y,Shenyang 110004,Liaoning,China)Abstract:O ne new type softw are co ncerning w elding heat cycle has been developped successfully,which is based on the experimental and practical mathematic bview 7 1was applied fo r prog ramming,which can demonstrate t he w elding heat cycle curv e for sing le or multiple processes conveniently and quickly ,so that it reflects and descr ibes the main factor s and relationship among them w hich can affect the par ameters o f heat circle quantitativ ely.T he de velopment o f so ftwa re plays impo rtant ro le in the research of welding techno log y,w hich f ills up the blank of do mest ic thermomechanica l simulato r in the field o f w elding heat cir cle,perfects t he function o f domestic thermo me chanical simulator ,and br oadens the applicat ion field furt her.Key words:w elding heat cycle softw ar e;single pr ocess;multiple pr ocess;welding heat cy cle curve焊接结构经常发生提前破坏,事故分析证明:焊接热影响区的缺陷(裂纹)及脆化是造成事故的主要原因[1]。
因此,在金属材料焊接性能研究中,焊接热影响区性能研究占有特殊的地位。
焊接热循环软件的研制正是为深入研究热影响区组织性能的变化打下坚实的基础。
焊接热循环软件是依据设定参数绘制焊接热循环曲线的方便工具。
该软件以实测和经典的数学解析表达式为基础,应用Labview 7 1进行编程[2,3]。
拥有7种不同的数学模型,可根据实测试样的要求来选择合适的数学模型,定量反映与描述影响各热循环参数的主要因素及其相互关系,同时也是计算焊接应力、应变的基础,预测接头组织和性能的依据。
目前,国内生产的热力模拟实验机欠缺焊接热模拟方面的各项功能,焊接热循环软件的成功开发填补了这方面的空白、完善了国内热力模拟实验机的功能。
此软件已成功嵌入东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室自主研制的MM S 系列热力模拟实验机,拓宽了热力模拟实验机的应用领域。
1 焊接热循环软件的数学模型焊接热循环计算机软件以实测和经典的数学解析表达式为基础[4],该软件共包含7种数学模型,分别是H annerz 、Ry kalin 系列数学模型、Ex ponential Co oling Equation 及Rosental 数学模型,其中Ryka lin 系列数学模型包括:Rykalin2 D(由t 8/5求Q )、Rykalin2 D(由Q 求t 8/5)、Rykalin3 D(由t 8/5求Q )及Ry kalin3 D(由Q 求t 8/5)4种模型。
虽然每种数学模型由于自身约束在应用上有一定的局限性,但基本上已能反映出影响各热循环参数的相互关系。
下面仅以H annerz 和Rykalin2 D(由t 8/5求Q )这2种数学模型为例进行分析。
1 1 Hannerz 模型根据瑞典斯德哥尔摩皇家技术学院N.E.H an nerz 教授的研究成果,针对不同厚度钢板焊接时对800~500 冷却时间的要求,建立焊接热循环软件,其公式为: T =T 0+t(500-T 0)2(800-T 0)2300(1300-2T 0)tet(500-T 0)2(800-T 0)2/2e300(1300-2T 0)(T max-T 0)2t(1)式中,T 0为预热温度或道次间温度, ;T max 为峰值温度, ; t 为800~500 的冷却时间(简称t 8/5),s;t 为时间,s 。
该数学模型公式虽冗长、复杂,但操作简单易行,操作者只需输入T max 、T 0和 t 三项数值,即可绘制出曲线。
但由于公式本身的局限性,T 0不能等于500 、800 、650 和T max ,而且不能将升温段和降温段分开控制,所以加热速率和高温停留时间不能在曲线中体现出来。
1 2 Rykalin2 D 模型Rykalin2 D(由t 8/5求Q )即雷卡林!!!二维导热,设定曲线表达式为:T =Q d 14 l ct e-r 24[l/( c)]t (2)其中: Q =4 l c t1(T 2-T 0)2-1(T 1-T 0)2∀d (3)等价板厚为: d e =Q 2 c 1T 2-T 0+1T 1-T 0(4)当d #d e 时,用雷卡林!!!二维导热计算式,若d >d e 则改用雷卡林!!!三维导热计算式,即: r =QT max dc 式(2)~(4)中,Q 为输入线能量,kJ;T 1、T 2为用于决定冷却时间的温度, ;d 为实际板厚,cm;d e 为等价板厚(临界板厚),cm; 为材料密度,g/cm 3;c 为比热容,J/(g ∀ ); t 为从T 1到T 2的冷却时间,s;l 为热导率,W/(cm ∀ )。
由于公式(2)在升温段和保温段仍存在局限性,为准确控制加热速率和保温时间,采用线性公式(6)来控制升温段曲线,在后台程序中编译用公式(2)控制冷却段曲线,并使升温段、保温段和冷却段完整的连接在一起。
值得注意的是,由于公式自身的限制,T 0∃T 1、T 2。
T max -T 0v=t (6)式中,v 为加热速率, /s 。
Rykalin 系列的其它几种数学模型在程序设计上采用了同样的手段,这样Ry kalin 系列模型便可以通过预热温度、峰值温度、加热速率、保温时间、800~500 的冷却时间等详细的参数来设定热循环曲线。
由于Rykalin 系列数学模型的多用性,碳钢、不锈钢、钛合金等不同金属材料的焊接热循环曲线,均可用此系列方法完成,具有较大的实用性。
根据美国学者D.Rosenthal 建立的厚板焊件三维导热的Rosental 数学模型建立的软件因受公式限制也不能将升温段和冷却段分开控制,而且峰值温度也不易控制,其它必要参数的输入值也有很大限制,所以一般适用于控制要求不高的简易实验。
Exponential Cooling Equation 模型本身只是控制曲线冷却段的参考模型,所以在编制程序时同样需要加入升温段和保温段的控制曲线,从而使整条焊接热循环曲线能够完整地绘制出来。
2 焊接热循环曲线的绘制和应用2 1 焊接热循环软件的操作界面和曲线绘制 软件在Labview 7 1环境中运行,先选择焊接热循环道次数,界面左上角会增加相应数量的Tab页。
再选择每一道次的焊接方法,点击左上角的阿拉伯数字,依次填入每个页面即每种方法所需的参数及每一道次的最大运行时间和结束温度,按下绘图键便可绘制出所需曲线。
最大运行时间和结束温度只是曲线的结束限定,避免曲线无限绘制,与曲线的其它参数不存在公式关系。
此软件最多支持10道次焊接热循环模拟。
具体操作界面如图1所示。
∀50∀ 钢 铁 研 究 学 报 第20卷图1 焊接热循环计算机软件界面Fig 1 Interface of welding heat cycle computer sof tw are(1)例1首先选择焊接热循环的道次数为1,该道次的焊接方法为Rykalin2 D(由Q 求t 8/5),具体参数如下:T max =1200 ,T 0=20 ,Q =20kJ/cm,T 1=800 ,T 2=500 ,d =2cm,编制程序设置高温停留时间为0 1s,v =500 /s,k =0 5W/(cm ∀ ),c =1J/(g ∀ ), =6 7g/cm 3。
设定最大运行时间和结束温度后按下绘图键,便可绘制出所需曲线(图2),并可同时算出t 8/5=6 415s。
图2 由Rykalin2 D 公式得到的热循环曲线Fig 2 Welding heat cycle curve m ade by formula Rykalin2 D(2)例2选择焊接热循环道次为2,第一道次的焊接方法为Rykalin2 D(由t 8/5求Q ),第二道次的焊接方法为Ry kalin3 D(由Q 求t 8/5)。