核电SC结构模块拼装焊接变形量仿真研究

吴晔华，陈鹏，刘一搏，侯阳

1.核工业工程研究设计有限公司 北京 101300

2.哈尔滨工业大学（威海） 山东威海 264209

3.哈尔滨工业大学 黑龙江哈尔滨 150001

1 序言

国内某核电站屏蔽厂房SC结构模块是由双层钢板、钢筋和混凝土组成的复合结构，位于CV筒体外侧。SC结构模块在焊接过程中，具有整体结构尺寸大、焊缝数量多、变形控制难度大、焊后矫形困难等特点，因此寻找大型构件焊接变形的控制方法，并对焊接变形进行预判显得尤为重要。当前，计算机数值模拟辅助软件在工程实践中的应用正逐渐增加[1，2]。但由于SC结构模块变形量数值模拟具有模型尺寸大、形状不规则、结构细节多等模拟难点，若直接对整体结构采用热弹塑性有限元进行计算，所花费的时间会相当长，并且存在收敛难、结果文件巨大的问题，可能无法获得模拟结果。

Sysweld软件由于内部含有“局部-整体”映射算法，因此更适合大型焊接构件的变形仿真研究[3，4]。可将焊缝的残余应力与塑性应变从整个焊接构件的变形中分离提取，根据焊接构件的不同坡口形式建立局部有限元模型，得到局部模型结果后提取塑性应变与焊缝刚度，再利用宏单元技术将局部模型结果映射到整体模型进行焊接装配，从而容易得到整体的模拟变形结果[5]。因此，本文采用Sysweld软件开展对SC结构模块的多设备协同焊接，通过对焊接变形量进行数值模拟，来指导后续现场的焊接施工。

图1 SC两环1∶1整体数学模型

2 模型构建

SC结构模块模型主要包含24块板材，取自于整体SC结构模块的第16环和第17环。……