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精密管技术

高精密度无缝钢管焊缝传热

高精密度无缝钢管焊缝传热的数值分析;在一定的假设和简化的基础上,推导出了过程解析法(雷卡林公式)。这种假设条件往往与实际的高精密度无缝钢管焊接传热有较大的差别,从而导致雷卡林公式在与热源靠近部位的温度计算时产生较大偏差,而这些正是焊接人员所关心的。

高精密度无缝钢管熔融区域的大小及形状在工艺上是很有意义的,从冶金角度来看,相变点以上的加热范围是研究的重点。所以,必须寻求一种新的理论和方法来更准确地描述高精密度无缝钢管焊接热过程。高速度电子计算机的广泛应用促进了焊接热过程数值模拟的发展。目前,许多过去很难用解析法解决的高精密无缝管非线性问题,利用数值模拟方法,方便快捷地在计算机上解决。

高精密度无缝钢管

有限单元法(简称有限元法)是根据变分原理求解高精度精密光亮管数学物理问题的一种数值计算方法。应用有限元法求解高精度冷拔精密钢管导热过程如下:1)将高精密度无缝钢管传热问题转化为等效变分问题。2)对对象进行有限单元分割,将变分问题近似表示为线性方程组。3)求解线性方程组,用得到的解作为高精密度无缝钢管导热问题的近似值。

有限差分方法注意到节点的作用,而将节点连接的单元忽略掉,而正是这些节点组成了一个整体。一元法以单元为基础,在每一个节点温度(或其它物理量)的计算过程中,单元“将”发挥其应有的贡献。

而有限元法正是抓住了单元的贡献,使该方法具有较大的灵活性和适应性,特别适合于形状复杂、边界条件较复杂的高精密度无缝钢管。对多种材料构成的物体,可将分界面作为单元的界面,使问题能较好地处理。

高精密度无缝钢管

与此同时,根据实际需要,在部分解域中配置较密的单元(即单元剖分得更细),而在另一部分求解区域配置较稀疏的单元,则可以在不过度增加节点总数的情况下提高计算精度。另外,由于有限单元法采用统一的观点来列出区域内结点和边界结点的计算格式,自然能够满足边界条件,使得各高精密度无缝钢管结点在精度上比较协调。

线性代数方程组采用有限元法解决,其系数矩阵对称,特别适用于计算机操作。但在有限单元法中,由于高精密度无缝钢管导热问题是转化成变分问题后再进行计算,所以其物理意义并不像差分方法那样简单。有限单元法在高精密钢管焊接热传导问题中被广泛采用的另一个重要原因是,高精密度无缝钢管焊接温度场的计算经常为焊接热应力场提供服务。

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