本文關(guān)鍵詞：橢圓形封頭冷沖壓成形殘余影響及其表征方法研究

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【摘要】：隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長和工業(yè)化的持續(xù)推進(jìn),奧氏體不銹鋼制壓力容器的需求越來越大,其封頭常采用冷沖壓成形的橢圓形封頭。冷沖壓橢圓形封頭因其具有成形性能好、成形精度高以及能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛運(yùn)用。冷沖壓工藝會對封頭造成殘余影響,主要體現(xiàn)在板料的塑性變形以及厚度變化兩方面。塑性變形會誘發(fā)奧氏體不銹鋼產(chǎn)生馬氏體相變,材料強(qiáng)度、硬度增加的同時,塑性、韌性也會下降。冷沖壓后封頭上材料的力學(xué)性能也會根據(jù)所在位置的塑性變形發(fā)生不同程度的改變。目前,國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)給出的橢圓形封頭塑性變形預(yù)測公式僅是針對封頭的最大塑性變形,并不能全面反映封頭冷沖壓殘余影響。冷沖壓導(dǎo)致的材料力學(xué)性能以及壁厚的變化均有可能影響容器的安全服役,近年來封頭失效的案例也確有發(fā)生,因此,研究封頭冷沖壓殘余影響、建立考慮封頭冷沖壓殘余影響的容器分析方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義,以保證容器設(shè)計(jì)的安全可靠。在浙江省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(項(xiàng)目編號2010R50001)、中央高�；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(項(xiàng)目編號2014FZA4024)、中國博士后科學(xué)基金(項(xiàng)目編號2014M551731)等的支持下,本文針對奧氏體不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭冷沖壓殘余影響及其表征的問題,完成了以下工作：(1)利用ABAQUS建立了冷沖壓過程的數(shù)值仿真方法,通過對不同規(guī)格的封頭進(jìn)行冷沖壓成形模擬,得到了封頭塑性變形分布規(guī)律以及厚度變化規(guī)律,建立了相應(yīng)的公式預(yù)測方法。(2)分析了在成形次數(shù)、模具倒角、板料直徑以及材料本構(gòu)不同的條件下,封頭冷沖壓殘余影響的變化規(guī)律。結(jié)果表明：多次成形與材料本構(gòu)對于封頭塑性變形的影響不大；模具倒角越大,塑性變形越小,直徑越小的封頭所受影響越明顯；板料直徑增大,封頭塑性變形會隨之增加。(3)開展了封頭冷沖壓成形試驗(yàn)研究,將試驗(yàn)測量得到的封頭經(jīng)向、環(huán)向以及厚度方向的塑性變形與數(shù)值仿真以及預(yù)測公式的計(jì)算結(jié)果相比較,發(fā)現(xiàn)兩者的計(jì)算結(jié)果能夠較好地吻合試驗(yàn)數(shù)據(jù),因此,這兩種方法的計(jì)算結(jié)果是可靠的。(4)建立了考慮封頭冷沖壓殘余影響的兩種容器建模方法：通過導(dǎo)入沖壓模擬結(jié)果,在ANSYS中重新構(gòu)建封頭模型,能夠最大程度還原冷沖壓成形數(shù)值仿真的計(jì)算結(jié)果,但過程相對復(fù)雜,適合結(jié)構(gòu)簡單的容器；利用冷沖壓殘余影響預(yù)測公式簡化封頭建模方法,能在保證計(jì)算精度的前提下,簡化建模步驟,具有更廣的適用性。(5)通過容器的應(yīng)變強(qiáng)化試驗(yàn),測量了封頭及筒體上應(yīng)變隨壓力的變化情況,并將數(shù)據(jù)與考慮封頭冷沖壓殘余影響容器建模方法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較,試驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果基本吻合,證明建模方法是合理的。(6)逐一分析了封頭厚度變化及材料力學(xué)性能變化對容器有限元分析的影響。結(jié)果表明：考慮材料力學(xué)性能變化時,由于冷沖壓提升了材料的屈服強(qiáng)度,使得封頭在強(qiáng)化壓力的作用下仍處于彈性段,變形大幅減��；根據(jù)封頭厚度變化規(guī)律建模時,封頭在強(qiáng)化壓力下的應(yīng)變有所增加；考慮冷沖壓殘余影響時,除封頭頂部區(qū)域,其他區(qū)域在強(qiáng)化壓力下并未出現(xiàn)新的塑性變形。
【關(guān)鍵詞】：奧氏體不銹鋼 冷沖壓 橢圓形封頭 殘余影響 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH49;TG386
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-9
• ABSTRACT9-15
• 符號說明15-19
• 1 緒論19-29
• 1.1 奧氏體不銹鋼冷沖壓橢圓形封頭19-23
• 1.1.1 奧氏體不銹鋼19-21
• 1.1.2 冷沖壓橢圓形封頭21-23
• 1.2 冷沖壓殘余影響23-24
• 1.2.1 厚度變化23-24
• 1.2.2 塑性變形24
• 1.2.3 材料性能24
• 1.3 冷沖壓殘余影響在容器分析中的表征24-25
• 1.3.1 不考慮冷沖壓殘余影響的容器有限元分析方法24-25
• 1.3.2 考慮封頭冷沖壓殘余影響的容器分析25
• 1.4 目前存在的主要問題25-26
• 1.5 課題主要內(nèi)容26-29
• 1.5.1 主要內(nèi)容26-27
• 1.5.2 技術(shù)路線27-29
• 2 封頭冷沖壓成形過程及其殘余影響的數(shù)值仿真29-51
• 2.1 引言29
• 2.2 冷沖壓成形過程數(shù)值仿真模型29-32
• 2.2.1 幾何模型29-30
• 2.2.2 材料本構(gòu)30-31
• 2.2.3 有限元網(wǎng)格31
• 2.2.4 邊界條件及接觸設(shè)置31-32
• 2.3 冷沖壓殘余影響預(yù)測方法32-47
• 2.3.1 等效塑性應(yīng)變32-35
• 2.3.2 厚度變化35-41
• 2.3.3 向塑性變形41-43
• 2.3.4 經(jīng)向塑性變形43-45
• 2.3.5 經(jīng)線長度的換算45-47
• 2.4 工藝及參數(shù)對冷沖壓的影響47-49
• 2.4.1 板料厚度47-48
• 2.4.2 模具尺寸48
• 2.4.3 多次沖壓成形48
• 2.4.4 板料尺寸48-49
• 2.5 本章小結(jié)49-51
• 3 橢圓形封頭冷沖壓成形試驗(yàn)研究51-57
• 3.1 引言51
• 3.2 冷沖壓成形試驗(yàn)51-53
• 3.2.1 試驗(yàn)封頭基本結(jié)構(gòu)參數(shù)51
• 3.2.2 材料51
• 3.2.3 試驗(yàn)設(shè)備51-52
• 3.2.4 試驗(yàn)方法52-53
• 3.3 預(yù)測方法有效性的驗(yàn)證53-55
• 3.3.1 經(jīng)向塑性變形53
• 3.3.2 厚度變化53-54
• 3.3.3 環(huán)向塑性變形54-55
• 3.4 本章小結(jié)55-57
• 4 橢圓形封頭冷沖壓成形殘余影響的表征方法57-69
• 4.1 引言57
• 4.2 兩種考慮封頭冷沖壓殘余影響的容器有限元模型57-62
• 4.2.1 基于冷沖壓模擬結(jié)果的容器有限元模型57-60
• 4.2.2 基于冷沖壓殘余影響變化規(guī)律的有限元模型60-62
• 4.3 應(yīng)變強(qiáng)化容器壓力試驗(yàn)62-66
• 4.3.1 應(yīng)變強(qiáng)化容器設(shè)計(jì)參數(shù)62-63
• 4.3.2 應(yīng)變測量63-64
• 4.3.3 考慮冷沖壓殘余影響容器有限元模型的有效性驗(yàn)證64-66
• 4.4 考慮不同殘余影響時有限元結(jié)果的對比66-67
• 4.5 本章小結(jié)67-69
• 5 總結(jié)與展望69-71
• 5.1 總結(jié)69-70
• 5.2 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 作者簡介及碩士期間科研成果及獎勵75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李成;;中國不銹鋼產(chǎn)業(yè)走向新的10年[J];中國鋼鐵業(yè);2009年09期

2 羅維;;2013年全球不銹鋼產(chǎn)量再創(chuàng)歷史新高[J];上海金屬;2014年03期

3 陸博福;陸平;;非標(biāo)準(zhǔn)橢圓及標(biāo)準(zhǔn)橢圓型封頭沖壓展開下料尺寸的計(jì)算[J];壓力容器;2008年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 朱曉波;奧氏體不銹鋼冷沖壓橢圓形封頭塑性變形預(yù)測及檢測方法研究[D];浙江大學(xué);2014年

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本文編號：1052168