苏文献， 范 斌， 许 斌， 眭宏梁

（上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093）

某压力容器制造厂生产排液蒸发器，在制造过程中，管箱隔板与筒体焊接处产生了焊接变形，其凹陷处最大为5mm.由于时间紧迫和质量控制问题等原因，无法对其进行退火等消除残余应力的处理.为了校核变形后的管箱能否满足设计条件下的强度要求，本文采用了固有应变有限元法，计算出变形区域的等效残余应变，转化为等效残余应力，作为初始条件施加在有限元模型中［1］，利用大型有限元软件包ANSYS进行强度校核.

1 载荷与结构分析

1.1 载荷分析

排液蒸发器为管壳式结构，其管箱带有横向与纵向隔板，直径为1 000mm，如图1所示.管程主要工艺参数：介质为液氧和液氮、进口温度为－185℃、出口温度为－100℃.壳程主要工艺参数：壳程介质为冷却水、进口温度为－19℃、出口温度65℃.在焊接过程中结构经历了局部高温循环，在焊缝处产生了热膨胀.由于邻近区域材料的温度较低，热膨胀在这些区域受到了明显的抑制，所以在焊缝及邻近区域内就产生了压缩塑性应变，焊后冷却至室温下，这一应变也无法自动消除，结构内产生的应力为残余应力［2］.固有应力是指在不受外力作用下物体内部所存在的应力.因此，焊接残余应力就是一种典型的固有应力，是热应变、塑性应变以及相应变综合影响的结果.在焊接过程中，固有应变为热应变、塑性应变以及相应变3者之和.固有应变有限元法是一种既能……