單晶爐觀察窗工作熱應(yīng)力模擬

摘要：以單晶爐壁熱應(yīng)力為研究對(duì)象,分析了單晶爐觀察窗焊接接頭冷卻水泄漏機(jī)理,建立了三維穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)和彈塑性應(yīng)力場(chǎng)有限元模型,對(duì)十二種組合結(jié)構(gòu)的觀察窗進(jìn)行了工作熱應(yīng)力模擬,比較了平面和橢圓型爐蓋封頭、長(zhǎng)條形和方圓形觀察窗焊縫的熱應(yīng)力狀態(tài),探討了形狀、單雙面焊接和溫度對(duì)熱應(yīng)力影響趨勢(shì)。結(jié)果表明,內(nèi)外壁橫截面均為正方形或矩形的兩種窗形焊縫的熱應(yīng)力極值最大;增加副焊縫成為雙面焊時(shí),主焊縫的應(yīng)力分布幾乎沒(méi)有變化,新增加的焊縫約束對(duì)其影響甚微;工作溫度越高,焊縫的熱應(yīng)力越大。因而,宜選用圓形窗或者內(nèi)壁帶圓弧的長(zhǎng)條窗,施加雙面焊,避免窗體冷卻水溫超過(guò)規(guī)定值。這些措施成功解決了觀察窗在樣機(jī)試驗(yàn)時(shí)能正常工作,出廠使用時(shí)壽命短頻繁漏水的問(wèn)題。