铁基耐熔锌腐蚀合金材料热残余应力的数值模拟

摘要

在热镀锌工业中,由于内加热器外套管在特殊的工作环境中服役,外套管内外壁的温度差引起温度梯度,从而在外套管的内部产生残余应力,在加热和冷却过程中容易出现裂纹,使用寿命短。本文从应力分析入手,用有限元方法分析影响应力分布及大小的因素,再在此基础上找出可以延长其使用寿命的替代材料。模拟结果表明,加热器外套管沿壁厚方向温度分布不均匀是产生热应力的重要因素。在加热时,内外壁温差越大,对应的热残余应力也就越大。温度场越不均匀,产生的热应力也将越大,内表面受压应力而外表面受拉应力。而在冷却过程中结果正好相反。加热器外套管的壁厚也是影响材料残余应力的因素,随着外套管壁厚的增大,材料内产生的热应力也增大。