本文關(guān)鍵詞：雙金屬?gòu)?fù)合管多斜輥矯直工藝數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,石油、化工、地質(zhì)勘探等極端的條件,對(duì)金屬管的要求越來(lái)越高,不僅要求高強(qiáng)度,還要求高的耐溫性能及良好的耐腐蝕性能等。雙相不銹鋼以及各種合金雖然能部分滿足上述條件,但含有稀有金屬,價(jià)格昂貴。而雙金屬?gòu)?fù)合管恰好能滿足這些要求,應(yīng)用范圍更為廣泛。目前復(fù)合管材的生產(chǎn)方法主要有機(jī)械復(fù)合,離心鑄造,焊接復(fù)合等,其產(chǎn)品都不可避免地存在縱向彎曲和截面的橢圓度缺陷,不得不通過(guò)矯直工序來(lái)保證復(fù)合管終態(tài)產(chǎn)品的形狀精度。目前,我國(guó)在鋼管多斜輥矯直工藝?yán)碚撗芯考捌涔I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,已取得了諸多令人矚目的進(jìn)展。然而,雙金屬層狀復(fù)合管在壁厚方向上由兩種力學(xué)性能截然不同的材料構(gòu)成,彈塑性彎曲變形行為與單金屬管材存在差異,傳統(tǒng)的矯直理論是否仍然適用于雙金屬層狀復(fù)合管,復(fù)合管組元接觸界面在反復(fù)彎曲過(guò)程中是否存在撕裂破壞風(fēng)險(xiǎn),這些都有待于進(jìn)一步研究。因此,本文以雙金屬?gòu)?fù)合管多斜輥矯直過(guò)程為對(duì)象,開展工藝?yán)碚摷皵?shù)值仿真模擬研究。為分析彎曲變形條件下復(fù)合管壁厚方向應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律,以組元彈性差異明顯的Q235/TC4復(fù)合管為對(duì)象,利用有限元分析軟件MSC.MARC,選取單個(gè)矯直單元進(jìn)行彈塑性彎曲分析,給出了內(nèi)外復(fù)合層材料及層厚比對(duì)管壁厚度方向應(yīng)力應(yīng)變分布的影響。并以此為基礎(chǔ),通過(guò)簡(jiǎn)化條件,推導(dǎo)了管材的彎曲模型及中性層偏移量解析計(jì)算模型。以傳統(tǒng)矯直理論為基礎(chǔ),結(jié)合復(fù)合管矯直彈塑性彎曲特點(diǎn),進(jìn)行矯直輥輥型設(shè)計(jì),壓彎量、壓扁量和傾斜角等工藝參數(shù)計(jì)算,并將組元屈服強(qiáng)度的加權(quán)值作為復(fù)合管綜合屈服強(qiáng)度,計(jì)算了復(fù)合管矯直力和矯直力矩。利用非線性有限元方法,建立了雙金屬層狀復(fù)合管的十輥斜輥矯直模型,分別構(gòu)造具有原始橢圓度和彎曲度缺陷的復(fù)合管幾何模型,模擬規(guī)格為Φ75×10×1000mm的復(fù)合管(Q235+TC4,層厚比分別為4:1和1:4)冷矯過(guò)程,分析了橢圓度和彎曲度缺陷的矯直效果,矯直過(guò)程中的應(yīng)力、應(yīng)變規(guī)律,以及矯直力的分布。并通過(guò)提取復(fù)合層界面的剪切變形,結(jié)合現(xiàn)有復(fù)合工藝所能達(dá)到的界面結(jié)合強(qiáng)度,評(píng)估了復(fù)合界面在矯直反復(fù)彎曲過(guò)程中重新開裂的可能性。仿真模擬結(jié)果表明:單金屬管材彎曲理論不再適用于雙金屬?gòu)?fù)合管;管材彎曲發(fā)生了中性層的偏移;復(fù)合管材強(qiáng)度高的外層缺陷得到了消除,對(duì)強(qiáng)度低的內(nèi)層沒(méi)有矯直作用;現(xiàn)有的模擬結(jié)果顯示,矯直不足以撕裂復(fù)合界面。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合管 斜輥矯直機(jī) 中性層偏移 有限元法 復(fù)合界面
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG246
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 復(fù)合管生產(chǎn)工藝概述11-12
• 1.3 復(fù)合管彈塑性變形研究方法概述12-14
• 1.3.1 經(jīng)典層合板殼理論12
• 1.3.2 三維彈性理論12-13
• 1.3.3 數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究13
• 1.3.4 彈塑性斷裂力學(xué)13-14
• 1.4 斜輥矯直技術(shù)及其在雙金屬?gòu)?fù)合管矯直中的應(yīng)用14-16
• 1.4.1 矯直原理14
• 1.4.2 斜輥矯直機(jī)14-15
• 1.4.3 雙金屬?gòu)?fù)合管矯直技術(shù)15-16
• 1.5 課題的提出及主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 1.5.1 課題的提出16-17
• 1.5.2 主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 復(fù)合管矯直單元的彎曲過(guò)程數(shù)值仿真與分析18-41
• 2.1 基于本構(gòu)方程的雙金屬?gòu)?fù)合管彎曲解析理論18-20
• 2.2 復(fù)合管彎曲單元建模20-21
• 2.3 應(yīng)力應(yīng)變分析21-29
• 2.3.1 應(yīng)力分布21-23
• 2.3.2 應(yīng)變分布23-25
• 2.3.4 不同層厚比25-26
• 2.3.5 應(yīng)力與應(yīng)變26-29
• 2.4 有關(guān)中性層偏移量的計(jì)算29-40
• 2.4.1 平衡方程30-31
• 2.4.2 應(yīng)變分析31-32
• 2.4.3 彈性區(qū)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系32-33
• 2.4.4 塑形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系33-34
• 2.4.5 中性層偏移34-36
• 2.4.6 矯直應(yīng)力、應(yīng)變36-37
• 2.4.7 矯直彎矩37-40
• 2.5 本章小結(jié)40-41
• 第3章 斜輥矯直機(jī)的參數(shù)計(jì)算41-48
• 3.1 結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算41-44
• 3.2 工藝參數(shù)的確定44-47
• 3.2.1 輥?zhàn)有苯?/span>44-45
• 3.2.2 矯直速度45
• 3.2.3 壓彎量45-46
• 3.2.4 壓扁量46-47
• 3.3 本章小結(jié)47-48
• 第4章 雙金屬?gòu)?fù)合管冷矯工藝過(guò)程數(shù)值仿真48-73
• 4.1 標(biāo)準(zhǔn)鋼管的冷矯過(guò)程仿真48-51
• 4.1.1 有限元模型建立48-50
• 4.1.2 矯直過(guò)程截圖50-51
• 4.2 橢圓度缺陷的冷矯過(guò)程仿真分析51-62
• 4.2.1 有限元模型建立51-52
• 4.2.2 橢圓度矯直效果分析52-54
• 4.2.3 應(yīng)力、應(yīng)變分析54-60
• 4.2.4 矯直力分析60-62
• 4.3 彎曲度缺陷冷矯過(guò)程仿真分析62-69
• 4.3.1 有限元模型建立62
• 4.3.2 彎曲度矯直效果分析62-65
• 4.3.3 應(yīng)力、應(yīng)變分析65-68
• 4.3.4 矯直力分析68-69
• 4.4 復(fù)合層界面的剪切變形分析69-72
• 4.5 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78

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