变压器强度分析以及钢结构残余状态有限元模拟

摘要

电力机车主变压器是机车不可或缺的部分，它的主要作用是将提供的电压转变为能够满足机车各种电机、电器工作需要的电压。主变压器主要由油箱、铁芯、线圈以及内部夹件等构件组成。本文的主要工作是对变压器内部钢结构进行强度研究，确定主变压器内部钢结构的安全性，并进一步研究钢结构焊接性能以及焊后残余状态。具体研究内容包括：
　　首先在了解主变压器结构的基础上，将主变压器结构进行合理简化，通过施加等效的边界条件，来代替简化部分的作用。然后在具体工况下对其内部钢结构的强度进行模拟研究，以确定内部钢结构是否有较好的安全性。由于变压器油箱箱底以及侧壁均由一定厚度的钢板焊接制成，因此进一步对钢结构板焊接性能进行研究，焊接工艺选取非熔化极惰性气体钨极保护焊（TIG）。具体工作包括：通过编写双椭球热源子程序DFLUX来模拟TIG焊接的过程；对钢板焊接过程中的温度场分布、焊后残余状态进行分析；根据分析评价钢结构TIG焊接效果。
　　本文同时应用搅拌摩擦焊接（FSW）研究钢焊后的力学性能。具体工作包括：编写体—面热源子程序DFLUX来模拟FSW实际搅拌头及其轴肩的热输入，完成钢结构的搅拌摩擦焊接过程；研究焊接中不同热输入、不同尺寸构件对钢的温度场分布以及焊后残余状态的影响；对钢结构搅拌摩擦焊接效果进行评价。

目录

声明

1 绪论

1.1 电力机车变压器研究进展

1.2 TIG焊接工艺研究进展

1.3 FSW焊接工艺研究进展

1.4 本文主要研究内容

2 相关理论方法研究研究

2.1 TIG热源模性研究

2.2 FSW热源模性研究

2.3 热学方程及其求解

2.4 热应力方程及其求解

3 主变压器钢结构强度及钢结构残余状态研究

3.1 引言

3.2 变压器结构静态分析以及冲击过载分析

3.3 钢结构TIG焊后残余状态研究

3.4 本章小结

4 钢结构FSW残余状态研究

4.1 引言

4.2 热输入功率对FSW过程的影响

4.3 长宽尺寸对FSW过程的影响

4.4 不同厚度构件对FSW过程的影响

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢