本文關(guān)鍵詞：鈦管冷推彎曲成形數(shù)值模擬及工藝參數(shù)優(yōu)化研究

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【摘要】：近年來,鈦合金無縫彎管因具有比強(qiáng)度高、耐腐蝕、無磁性等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于核電和石化等行業(yè)。冷推彎曲成形技術(shù)因具有成形效率高、成本低,成形產(chǎn)品機(jī)械性能好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于碳鋼、不銹鋼等易變形管材的彎曲加工。然而,鈦合金室溫下塑性變形能力較弱,采用冷推彎曲工藝生產(chǎn)鈦合金彎管時(shí),不能照搬碳鋼、不銹鋼等的成形工藝。所以,本文對(duì)鈦管冷推彎曲的成形特點(diǎn)及規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,希望為鈦合金彎管的規(guī)模應(yīng)用提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐借鑒。首先,本文在閱讀大量文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,論述了鈦管的性能及特點(diǎn)以及常用彎曲方法,研究了鈦管冷推彎曲成形基本原理以及冷推彎曲成形中產(chǎn)生的常見缺陷,主要缺陷有:外弧側(cè)壁厚減薄、內(nèi)弧側(cè)壁厚增厚、截面畸變等,并且針對(duì)上述缺陷提出了預(yù)防及改善缺陷的措施。然后,本文對(duì)影響鈦管冷推彎曲成形的幾何參數(shù)進(jìn)行了理論分析。同時(shí),為了探究鈦管的材料性能,選取了鈦管材料進(jìn)行單向拉伸試驗(yàn),將試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為有限元模型中材料參數(shù)設(shè)定的依據(jù)。其次,為了進(jìn)一步研究鈦管冷推彎曲成形過程,探究工藝參數(shù)對(duì)鈦管冷推彎曲成形的影響規(guī)律,本文提出了采用有限元數(shù)值模擬分析和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法。利用有限元分析軟件模擬了鈦管冷推彎曲成形過程,根據(jù)有限元后處理結(jié)果分析鈦管冷推彎曲成形壁厚分布規(guī)律、成形極限以及應(yīng)變狀態(tài),進(jìn)一步探究鈦管冷推彎曲成形的特點(diǎn)。然后利用冷推彎曲模具對(duì)鈦管進(jìn)行了實(shí)際加工,測(cè)量了成形彎頭的真實(shí)壁厚數(shù)據(jù)值,并對(duì)比了實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果,驗(yàn)證了有限元仿真模型的可靠性。然后利用可靠的冷推彎曲有限元模型研究了芯棒結(jié)構(gòu)、推桿推動(dòng)距離、模具間隙、摩擦系數(shù)、推彎速度等參數(shù)對(duì)鈦管冷推彎曲成形的影響規(guī)律,并依據(jù)鈦管成形質(zhì)量確定了工藝參數(shù)的合理取值范圍。最后,根據(jù)前文的研究結(jié)果,利用虛擬正交試驗(yàn)對(duì)鈦管材冷推彎曲成形工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,最終確定了鈦管材冷推彎曲成形較優(yōu)工藝參數(shù)組合,利用優(yōu)化后的工藝參數(shù)組合對(duì)鈦管進(jìn)行實(shí)際加工,結(jié)果表明:鈦彎管實(shí)際成形質(zhì)量得到了提高,驗(yàn)證了優(yōu)化結(jié)果的正確性。
【關(guān)鍵詞】：鈦合金彎管 冷推彎曲 數(shù)值模擬 工藝參數(shù) 正交試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG306
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-20
• 1.1 引言9
• 1.2 鈦及鈦合金管材研制9-10
• 1.3 常見管材彎曲加工方法10-14
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.4.1 管材彎曲成形國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.2 鈦管彎曲成形國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5 選題背景和意義18-19
• 1.6 課題主要研究?jī)?nèi)容19-20
• 第二章 鈦管冷推彎曲成形理論分析20-30
• 2.1 鈦管冷推彎曲成形基本原理20-21
• 2.2 鈦管冷推彎曲成形主要缺陷及預(yù)防措施21-25
• 2.2.1 鈦成形彎管外弧側(cè)壁厚減薄以及預(yù)防措施21-22
• 2.2.2 鈦成形彎管內(nèi)弧側(cè)失穩(wěn)起皺及預(yù)防措施22-23
• 2.2.3 鈦成形彎管截面畸變及其預(yù)防措施23-24
• 2.2.4 鈦成形彎管壁厚不均勻程度24-25
• 2.3 鈦管冷推彎曲參數(shù)計(jì)算及分析25-29
• 2.3.1 壁厚變化量分析25-26
• 2.3.2 最小彎曲半徑分析26-27
• 2.3.3 彎曲變形程度分析27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 鈦管冷推彎曲成形有限元數(shù)值模擬分析30-45
• 3.1 引言30-31
• 3.2 TA2管材基本力學(xué)性能研究31-33
• 3.3 鈦管冷推彎曲成形有限元模型的建立33-37
• 3.3.1 幾何模型的建立33-35
• 3.3.2 模型的網(wǎng)格劃分35
• 3.3.3 模型材料的定義35-36
• 3.3.4 管材成形設(shè)置36-37
• 3.4 后處理結(jié)果分析37-43
• 3.4.1 成形過程分析37-38
• 3.4.2 壁厚值分析38-39
• 3.4.3 截面橢圓度分析39-40
• 3.4.4 成形極限分析40-41
• 3.4.5 應(yīng)變分析41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第四章 冷推彎曲有限元模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及工藝參數(shù)分析45-64
• 4.1 冷推彎曲有限元模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證45-49
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備45-46
• 4.1.2 鈦管推彎成形實(shí)驗(yàn)過程46-47
• 4.1.3 成形結(jié)果對(duì)比47-49
• 4.2 幾何參數(shù)對(duì)鈦管冷推彎曲成形的影響49-56
• 4.2.1 芯棒結(jié)構(gòu)對(duì)鈦管冷推彎曲成形的影響49-51
• 4.2.2 芯棒直徑對(duì)鈦管冷推彎曲成形的影響51-54
• 4.2.3 推桿推動(dòng)距離對(duì)鈦管冷推彎曲成形的影響54-56
• 4.3 工藝參數(shù)對(duì)鈦管冷推彎曲成形的影響56-63
• 4.3.1 內(nèi)芯形式對(duì)鈦管冷推彎曲成形的影響56-59
• 4.3.2 推彎速度對(duì)鈦管冷推彎曲成形的影響59-61
• 4.3.3 摩擦系數(shù)對(duì)鈦管冷推彎曲成形的影響61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第五章 工藝參數(shù)優(yōu)化64-74
• 5.1 引言64
• 5.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)變量的選取64
• 5.3 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)64-66
• 5.3.1 正交試驗(yàn)原理64-65
• 5.3.2 因素水平的確定65-66
• 5.3.3 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定66
• 5.3.4 正交表的選擇66
• 5.4 正交試驗(yàn)結(jié)果分析66-73
• 5.4.1 模型建立66-67
• 5.4.2 正交試驗(yàn)結(jié)果67
• 5.4.3 正交試驗(yàn)結(jié)果直觀分析67-70
• 5.4.4 正交試驗(yàn)結(jié)果方差分析70-72
• 5.4.5 優(yōu)化結(jié)果的仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證72-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 主要結(jié)論和展望74-76
• 6.1 研究結(jié)論74-75
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)75
• 6.3 展望75-76
• 致謝76-77
• 參考文獻(xiàn)77-80
• 附錄: 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文80

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1017123