感應(yīng)加熱彎曲工藝是制造高性能彎管的先進(jìn)成形技術(shù),廣泛應(yīng)用于油氣管線、建筑結(jié)構(gòu)以及機(jī)械設(shè)備等領(lǐng)域彎管的制造。然而,在彎曲過程中,管壁容易出現(xiàn)內(nèi)弧側(cè)起皺、外弧側(cè)減薄及徑向截面畸變等缺陷,如何控制和提高大口徑厚壁彎管的成形質(zhì)量成為具有挑戰(zhàn)性的難題。同時(shí),大口徑厚壁感應(yīng)加熱彎曲成形是一個(gè)集幾何、物理和邊界三重非線性為一體的復(fù)雜成形過程,具有多物理場(chǎng)耦合、非穩(wěn)態(tài)、多參數(shù)和非等溫等變形特征,單純采用理論分析、試驗(yàn)方法和有限元模擬都難以實(shí)現(xiàn)對(duì)該過程準(zhǔn)確全面的研究。為此,本文采用有限元模擬方法為主,實(shí)驗(yàn)與理論方法為輔的研究方式,以Φ600×10.86mm X60厚壁管為研究對(duì)象,對(duì)大口徑厚壁管感應(yīng)加熱彎曲成形過程進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究,主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:基于COMSOL Multiphysics軟件,建立了管材感應(yīng)加熱彎曲成形的三維有限元模型,解決了“電磁-熱”與“熱-力”耦合、邊界條件處理以及網(wǎng)格劃分等建模關(guān)鍵問題,避免了空氣域邊界造成的電磁反射波對(duì)感應(yīng)加熱的影響,實(shí)現(xiàn)了管坯在穩(wěn)定的電磁感應(yīng)加熱條件下的彎曲過程,并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)有限元模型的可靠性進(jìn)行了驗(yàn)證,模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。針對(duì)X60級(jí)管線鋼... 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 管材彎曲加工方法及其特點(diǎn)
    1.3 管材感應(yīng)加熱彎曲成形技術(shù)簡(jiǎn)介
        1.3.1 管材感應(yīng)加熱彎曲成形過程基本原理
        1.3.2 管材感應(yīng)加熱工藝的優(yōu)點(diǎn)
    1.4 管材彎曲成形的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 理論研究
        1.4.2 有限元模擬研究
        1.4.3 試驗(yàn)研究
        1.4.4 感應(yīng)加熱彎曲成形工藝研究中存在的問題
    1.5 本文的研究背景及意義
    1.6 本文主要研究?jī)?nèi)容與思路
        1.6.1 主要研究?jī)?nèi)容
        1.6.2 研究思路
第二章 感應(yīng)加熱理論及管材彎曲力學(xué)基礎(chǔ)
    2.1 感應(yīng)加熱的數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 感應(yīng)加熱原理
        2.1.2 電磁熱轉(zhuǎn)換過程
        2.1.3 感應(yīng)加熱磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型
        2.1.4 感應(yīng)加熱的溫度場(chǎng)數(shù)學(xué)模型
    2.2 管材感應(yīng)加熱彎曲的受力分析
        2.2.1 彎管變形區(qū)應(yīng)力分析
        2.2.2 彎管變形區(qū)應(yīng)變分析
        2.2.3 管材感應(yīng)加熱彎曲推進(jìn)力分析
        2.2.4 變形區(qū)軸向推力和剪力
        2.2.5 感應(yīng)加熱彎管力矩分析
    2.3 本章小結(jié)
第三章 管材感應(yīng)加熱彎曲成形有限元模型建立
    3.1 引言
    3.2 COMSOL Multiphysics軟件介紹
    3.3 管材感應(yīng)加熱彎曲三維有限元模型的建立
        3.3.1 幾何實(shí)體的建立
        3.3.2 材料的添加
        3.3.3 邊界條件
        3.3.4 多物理場(chǎng)耦合
        3.3.5 網(wǎng)格劃分
        3.3.6 求解器的選擇
    3.4 本模型的特點(diǎn)
    3.5 模型有效性驗(yàn)證
        3.5.1 管坯材料的本構(gòu)關(guān)系
        3.5.2 線圈材料和環(huán)境材料
        3.5.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
第四章 大口徑厚壁管感應(yīng)加熱彎曲成形過程的變形行為
    4.1 引言
    4.2 感應(yīng)加熱彎管的溫度分布規(guī)律
    4.3 感應(yīng)加熱彎管應(yīng)力分布
        4.3.1 成形彎管的應(yīng)力分布
        4.3.2 變形區(qū)軸向應(yīng)力分布
    4.4 感應(yīng)加熱彎管應(yīng)變分布規(guī)律
        4.4.1 成形彎管的等效塑性應(yīng)變分布規(guī)律
        4.4.2 成形過程中彎管應(yīng)變演變規(guī)律
    4.5 感應(yīng)加熱彎管壁厚變化規(guī)律
        4.5.1 成形彎管壁厚變化規(guī)律
        4.5.2 成形過程中彎管壁厚演變規(guī)律
    4.6 感應(yīng)加熱彎管橢圓度變化規(guī)律
        4.6.1 成形彎管宏觀輪廓變化規(guī)律
        4.6.2 成形彎管橢圓度分布規(guī)律
    4.7 本章小結(jié)
第五章 成形參數(shù)對(duì)感應(yīng)加熱彎管變形行為的影響
    5.1 引言
    5.2 彎曲半徑對(duì)彎管變形行為的影響
        5.2.1 彎曲半徑對(duì)橢圓度的影響
        5.2.2 彎曲半徑對(duì)壁厚的影響
        5.2.3 彎曲半徑對(duì)彎管塑性變形的影響
    5.3 感應(yīng)線圈寬度對(duì)彎管變形行為的影響
        5.3.1 線圈寬度對(duì)橢圓度的影響
        5.3.2 線圈寬度對(duì)壁厚的影響
        5.3.3 線圈寬度對(duì)彎管塑性變形的影響
    5.4 感應(yīng)加熱區(qū)溫度對(duì)彎管變形行為的影響
        5.4.1 感應(yīng)加熱區(qū)溫度對(duì)橢圓度的影響
        5.4.2 感應(yīng)加熱區(qū)溫度對(duì)壁厚的影響
        5.4.3 感應(yīng)加熱區(qū)溫度對(duì)彎管塑性變形的影響
    5.5 推進(jìn)速度對(duì)彎管變形行為的影響
        5.5.1 推進(jìn)速度對(duì)彎管的橢圓度影響
        5.5.2 推進(jìn)速度對(duì)壁厚的影響
        5.5.3 推進(jìn)速度對(duì)彎管塑性變形的影響
    5.6 夾頭初始角度對(duì)彎管變形行為的影響
        5.6.1 夾頭初始角度對(duì)橢圓度的影響
        5.6.2 夾頭初始角對(duì)壁厚的影響
        5.6.3 夾頭初始彎曲角對(duì)彎管塑性變形的影響
    5.7 本章小結(jié)
第六章 基于正交試驗(yàn)的彎管成形參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    6.1 引言
    6.2 優(yōu)化變量的選取
    6.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)分析
        6.3.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟
        6.3.2 正交試驗(yàn)的設(shè)計(jì)
        6.3.3 正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
    6.4 正交試驗(yàn)方差分析
        6.4.1 方差分析的必要性和顯著變動(dòng)原則
        6.4.2 正交試驗(yàn)方差分析
    6.5 工藝參數(shù)優(yōu)化分析
    6.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3403374