单晶炉观察窗工作热应力模拟

人工晶体学报 ›› 2019, Vol. 48 ›› Issue (11): 2038-2049.

单晶炉观察窗工作热应力模拟

高利强

西安理工大学工程训练中心,西安,710048

出版日期:2019-11-15 发布日期:2021-01-20

Working Thermal Stress Simulation of Single Crystal Furnace Observation Window

GAO Li-qiang

Online:2019-11-15 Published:2021-01-20

摘要/Abstract

摘要： 以单晶炉壁热应力为研究对象,分析了单晶炉观察窗焊接接头冷却水泄漏机理,建立了三维稳态温度场和弹塑性应力场有限元模型,对十二种组合结构的观察窗进行了工作热应力模拟,比较了平面和椭圆型炉盖封头、长条形和方圆形观察窗焊缝的热应力状态,探讨了形状、单双面焊接和温度对热应力影响趋势.结果表明,内外壁横截面均为正方形或矩形的两种窗形焊缝的热应力极值最大;增加副焊缝成为双面焊时,主焊缝的应力分布几乎没有变化,新增加的焊缝约束对其影响甚微;工作温度越高,焊缝的热应力越大.因而,宜选用圆形窗或者内壁带圆弧的长条窗,施加双面焊,避免窗体冷却水温超过规定值.这些措施成功解决了观察窗在样机试验时能正常工作,出厂使用时寿命短频繁漏水的问题.

中图分类号:

高利强. 单晶炉观察窗工作热应力模拟[J]. 人工晶体学报, 2019, 48(11): 2038-2049.

GAO Li-qiang. Working Thermal Stress Simulation of Single Crystal Furnace Observation Window[J]. JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS, 2019, 48(11): 2038-2049.

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