本文關鍵詞：CPE頂管機組頂管過程數值模擬

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【摘要】：CPE頂管機組是生產熱軋無縫鋼管的重要機組之一。CPE頂管機組具有投資規(guī)模小、操作和設備維護簡單、延伸系數大等特點,鋼管D/S可達40以上,比較適合中小直徑薄壁無縫鋼管的生產。但在生產某些鋼種的鋼管時,容易出現(xiàn)表面裂紋和壁厚收縮等缺陷。目前關于頂管機組生產鋼管時的金屬變形行為的研究較少,主要靠經驗生產,生產過程不穩(wěn)定。本文通過對頂管機組鋼管生產工藝進行研究,可為該工藝的改進和完善提供科學依據。本文借助于商用有限元模擬軟件Simufact,以江蘇常寶鋼管CPE頂管機組為研究對象,對5Cr鋼管典型規(guī)格Ф110×4.85 mm頂管過程進行三維彈塑性熱力耦合有限元模擬。重點研究頂管過程的芯棒力、荒管橫向壁厚精度以及分析產生表面裂紋的傾向性。本文研究有如下主要結論:(1)芯棒/鋼管界面摩擦系數對頂管過程芯棒力的影響較大,輥模/鋼管界面摩擦系數對頂管過程中芯棒力的影響不明顯;(2)荒管橫向壁厚沿孔型寬度方向呈“W”形分布,在孔型側壁角30°處出現(xiàn)最大值,最小值出現(xiàn)在孔型頂部(孔型開口)處附近;(3)當芯棒/鋼管界面摩擦系數增大時,荒管橫向壁厚增大,橫向壁厚不均度降低;輥模/鋼管界面摩擦系數和毛管初始溫度對荒管橫向壁厚精度影響不明顯;(4)在頂管過程中,鋼管內表層的應力、等效塑性應變和等效應變速率在輥�？仔晚敳�(孔型開口處)都較大,極易在該部位誘發(fā)裂紋。
【關鍵詞】：CPE頂管機組 芯棒力 橫向壁厚精度 裂紋 數值模擬
【學位授予單位】：安徽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG333.8
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 文獻綜述9-26
• 1.1 我國熱軋無縫鋼管生產情況及主要設備9-14
• 1.1.1 我國熱軋無縫鋼管生產情況9-12
• 1.1.2 我國熱軋無縫鋼管生產的主要設備12-14
• 1.2 CPE頂管機組的發(fā)展概況14-17
• 1.3 CPE頂管機組的主要設備17-21
• 1.4 CPE頂管機組與連軋管機組的比較21-22
• 1.5 文獻的主要結論及有待研究的問題22-23
• 1.5.1 文獻的主要結論22
• 1.5.2 有待研究的問題22-23
• 1.6 論文研究背景、目的、意義、內容及技術路線23-25
• 1.6.1 論文研究背景23-24
• 1.6.2 本文研究的目的及意義24
• 1.6.3 本文的主要研究內容24
• 1.6.4 本文研究的技術路線24-25
• 1.7 論文研究的創(chuàng)新點25-26
• 第二章 數值模型的建立26-36
• 2.1 變形工具的定義26-29
• 2.1.1 輥模的定義26-29
• 2.1.2 芯棒的定義29
• 2.2 變形體單元劃分29-30
• 2.3 材料模型的建立30-33
• 2.3.1 5Cr鋼的熱物性參數30-31
• 2.3.2 5Cr鋼的流變應力31-33
• 2.3.3 5Cr鋼的材料模型33
• 2.4 初始條件和邊界條件33-34
• 2.5 傳熱邊界條件34
• 2.6 摩擦邊界條件34
• 2.7 有限元模擬方案34
• 2.8 本章小結34-36
• 第三章 頂管過程芯棒力研究36-42
• 3.1 毛管初始溫度對芯棒力的影響36-38
• 3.1.1 芯棒力隨時間的變化36-37
• 3.1.2 平均芯棒力和最大芯棒力37-38
• 3.2 輥模/鋼管界面摩擦系數對芯棒力的影響38-39
• 3.3 芯棒/鋼管界面摩擦系數對芯棒力的影響39-40
• 3.4 本章小結40-42
• 第四章 荒管橫向壁厚精度研究42-51
• 4.1 荒管橫向壁厚的分布規(guī)律42-43
• 4.2 橫向壁厚精度的指標43-44
• 4.2.1 平均壁厚43
• 4.2.2 橫向壁厚不均度43-44
• 4.3 芯棒/鋼管界面摩擦系數對荒管橫向壁厚精度的影響44-45
• 4.4 輥模/鋼管界面摩擦系數對荒管橫向壁厚精度的影響45-47
• 4.5 毛管初始溫度對荒管橫向壁厚精度的影響47-49
• 4.6 本章小結49-51
• 第五章 頂管過程鋼管溫度分析51-55
• 5.1 鋼管溫度對頂管過程的影響51
• 5.2 芯棒/鋼管界面摩擦系數對鋼管溫度的影響51-53
• 5.3 輥模/鋼管界面摩擦系數對鋼管溫度的影響53-54
• 5.4 本章小結54-55
• 第六章 頂管過程形成裂紋傾向性研究55-63
• 6.1 應力對形成裂紋傾向性的影響55-58
• 6.2 等效塑性應變對形成裂紋傾向性的影響58-59
• 6.3 等效應變速率對形成裂紋傾向性的影響59-62
• 6.4 本章小結62-63
• 結論63-64
• 參考文獻64-67
• 致謝67

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