本文關鍵詞：基于20MnNiMo鋼小型高壓容器封頭成形數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化

  更多相關文章： 20MnNiMo鋼 半球形封頭 熱力耦合 Deform模擬 工藝參數(shù)

【摘要】：20MnNiMo鋼作為高壓容器常用低合金材料廣泛應用于眾多過程工業(yè)設備之中,尤以承壓容器以及防輻射設備為多,其使用場合也涉及民用、國防軍工等多領域。源于國內(nèi)外對高壓容器封頭研究多集中在大型厚壁封頭的成形過程,且多以沖壓、旋壓等方式為主,對中小型高壓容器的整鍛成形幾乎成忽略之勢。因此,研究20MnNiMo低合金鋼在高壓容器不同成形工藝行為成為一個盲點,急需進一步研究。論文對封頭熱沖壓和熱模整鍛兩種成形理論研究,對新材料熱物性參數(shù)提取,以及對成形過程有限元仿真相結(jié)合方式,基于20MnNiM o低合金鋼對小型高壓容器的封頭(直徑218mm；厚度9mm)成形數(shù)值模擬以及工藝優(yōu)化進行研究。對論文主要研究工作概述具體如下：(1)20MnNiMo低合金鋼熱物性能獲得。論文在綜述20MnNiMo研究現(xiàn)狀之余,及以前人對該材料熱模擬壓縮試驗基礎上,結(jié)合JMatpro軟件推演計算驗證公式對材料熱物性能參數(shù)計算,獲得一系列相關性能參數(shù)作比較,并對CAE軟件材料數(shù)據(jù)庫進行補充。(2)右封頭熱沖壓成形數(shù)值模擬。在熱力耦合前提下,利用Deform-2d對高壓容器右球形封頭模型建立及各參數(shù)設定,得到并分析其成形過程應力應變及溫度分布情況,再對其成形性能(尺寸減薄量、封頭貼模性、回彈定形性)進行評價。(3)左封頭熱模鍛成形工藝仿真模擬。通過Deform-3 d對高壓容器左封頭有限元系統(tǒng)建立及參數(shù)設定,從應力應變、載荷、溫度場以及材料流動四個方面分析其成形過程；始鍛溫度、摩擦系數(shù)、鍛造速度分別對材料流動、上模磨損情況和成形過程載荷影響規(guī)律,并結(jié)合經(jīng)驗及模擬實驗獲得了合理的工藝參數(shù)范圍。(4)基于正交試驗左封頭成形工藝參數(shù)優(yōu)化。通過正交試驗表制定,對左封頭成形最大載荷以及凸模磨損進行研究,影響因素極差方差分析,獲得一組最佳工藝參數(shù)組合。上述研究工作可總結(jié)為對20MnNiMo低合金鋼在中小型高壓容器兩種熱力耦合成形過程進行仿真模擬,分析其工藝參數(shù)影響因素和水平,進一步驗證塑性成形理論在熱力耦合下變形行為,也為模具壽命以及半球形封頭成形工藝研究提供良好的理論支持。
【關鍵詞】：20MnNiMo鋼 半球形封頭 熱力耦合 Deform模擬 工藝參數(shù)
【學位授予單位】：安徽工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH49;TG306
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 緒論13-22
• 1.1 引言13-15
• 1.2 封頭成形工藝現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 熱沖壓15
• 1.2.2 鍛造成形15-16
• 1.2.3 旋壓成形16
• 1.2.4 爆炸成形16
• 1.2.5 分瓣拼焊16-17
• 1.3 封頭整體鍛造國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3.2 國內(nèi)研究進展及現(xiàn)狀18
• 1.3.3 封頭鍛壓發(fā)展趨勢18
• 1.4 低碳低合金鋼20MnNiMo研究現(xiàn)狀18-19
• 1.5 本課題研意義和研究內(nèi)容19-22
• 1.5.1 課題的提出及意義19-20
• 1.5.2 研究方法及內(nèi)容20-22
• 第2章 有限元熱力耦合分析基本理論22-28
• 2.1 有限元熱力耦合分析理論22-25
• 2.1.1 熱傳遞的基本方程22-23
• 2.1.2 初始條件和邊界條件23-25
• 2.2 溫度場變分原理及有限元求解25-26
• 2.2.1 變分原理25
• 2.2.2 傳熱有限元求解理論25-26
• 2.3 熱力耦合分析理論26-27
• 2.4 有限元Deform軟件介紹27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 20MnNiMo鋼材料性能研究28-34
• 3.1 JMatPro軟件介紹28-30
• 3.1.1 軟件JMatPro簡介及發(fā)展概況28-29
• 3.1.2 材料熱物理性能相關研究29-30
• 3.2 運用JMatPro軟件計算材料熱物性參數(shù)30-33
• 3.2.1 JMatPro軟件計算結(jié)果的驗證30-31
• 3.2.2 20MnNiMo鋼熱物性計算31-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第4章 高壓容器右封頭熱沖壓成形數(shù)值模擬34-43
• 4.1 有限元模型建立及參數(shù)設定34-36
• 4.1.1 右封頭有限元模型建立34-35
• 4.1.2 相關參數(shù)設定35-36
• 4.2 右封頭成形過程分析36-39
• 4.2.1 應力分布36-38
• 4.2.2 應變分布38-39
• 4.2.3 溫度分布39
• 4.3 封頭熱成形性能評價39-42
• 4.3.1 尺寸減薄量評價39-40
• 4.3.2 封頭貼模性評價40-41
• 4.3.3 回彈定形性評價41-42
• 4.4 本章小結(jié)42-43
• 第5章 高壓容器左封頭熱模鍛成形工藝模擬43-54
• 5.1 左封頭熱模鍛模具43-46
• 5.1.1 工藝分析及三維造型43-44
• 5.1.2 坯料尺寸篩選44-46
• 5.2 有限元分析系統(tǒng)的建立46-49
• 5.2.1 幾何模型導入46
• 5.2.2 材料模型確定46-47
• 5.2.3 模擬參數(shù)設定及網(wǎng)格劃分47-48
• 5.2.4 運動及接觸參數(shù)設定48-49
• 5.3 左封頭熱模鍛數(shù)值模擬分析49-53
• 5.3.1 應力應變及載荷分析50-51
• 5.3.2 溫度場分析51-52
• 5.3.3 材料流動性分析52-53
• 5.4 本章小結(jié)53-54
• 第6章 高壓容器左封頭熱模鍛工藝參數(shù)影響54-67
• 6.1 不同參數(shù)對金屬材料流動的影響54-57
• 6.1.1 始鍛溫度54-55
• 6.1.2 摩擦系數(shù)55-56
• 6.1.3 成形速度56-57
• 6.2 不同參數(shù)對凸模磨損的影響57-61
• 6.2.1 始鍛溫度58-59
• 6.2.2 摩擦系數(shù)59-60
• 6.2.3 成形速度60-61
• 6.3 不同參數(shù)對成形載荷影響61-66
• 6.3.1 始鍛溫度61-62
• 6.3.2 摩擦系數(shù)62-64
• 6.3.3 成形速度64-66
• 6.4 本章小結(jié)66-67
• 第7章 基于正交試驗的左封頭成形工藝參數(shù)優(yōu)化67-77
• 7.1 正交試驗法設計及工藝方案確定67-69
• 7.1.1 正交試驗法簡介67-68
• 7.1.2 優(yōu)化目標及正交試驗表確定68-69
• 7.2 基于成形載荷的工藝參數(shù)優(yōu)化69-72
• 7.2.1 最大成形載荷極差分析69-70
• 7.2.2 最大成形載荷方差分析70-71
• 7.2.3 最大成形載荷結(jié)果分析71-72
• 7.3 基于摩擦磨損的工藝參數(shù)優(yōu)化72-74
• 7.3.1 最大磨損深度極差分析72
• 7.3.2 最大磨損深度方差分析72-73
• 7.3.3 最大磨損深度結(jié)果分析73-74
• 7.4 多目標工藝參數(shù)綜合優(yōu)化74-76
• 7.4.1 綜合優(yōu)化方法簡介74
• 7.4.2 工藝參數(shù)目標函數(shù)建立74-76
• 7.5 本章小結(jié)76-77
• 第8章 結(jié)論與展望77-80
• 8.1 結(jié)論77-79
• 8.2 展望79-80
• 參考文獻80-86
• 攻讀碩士學位期間的學術(shù)論文目錄86-87
• 致謝87

【相似文獻】

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