發(fā)布時(shí)間：2018-06-20 23:09

  本文選題：封頭 + 內(nèi)高壓　； 參考：《太原科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：隨著目前國內(nèi)核電、化工等能源產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,對(duì)壓力容器的產(chǎn)品要求也在日益提高,針對(duì)現(xiàn)有封頭生產(chǎn)工藝中出現(xiàn)的產(chǎn)品抗壓穩(wěn)定性差、加工制造困難等問題,本文提出了一種用于封頭整體成形的新工藝。本文通過分析金屬脹形的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,結(jié)合封頭在實(shí)際使用狀況下的受力環(huán)境,擬定脹形工藝。將兩塊大小相同的圓形鋼板重疊放置,周邊滿焊的同時(shí),在鋼板間隙中加入一定量的水作為膨脹介質(zhì)。將試件放置到加熱爐中,由于殼體內(nèi)部完全封閉,隨溫度升高,水汽化成蒸氣并對(duì)鋼板內(nèi)表面產(chǎn)生壓強(qiáng),鋼板向兩邊凸起便形成一對(duì)的封頭體。運(yùn)用內(nèi)高壓整體對(duì)脹成形的工藝方法可以一次加工出兩個(gè)形狀大小相同的封頭體。在成形過程中力能的來源是氣體膨脹產(chǎn)生的壓強(qiáng),與封頭的使用環(huán)境一致。成型后的封頭應(yīng)力分布均勻、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)。為了避免在成形過程中因應(yīng)力集中而出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象,導(dǎo)致發(fā)生不必要的安全隱患,需要確立工藝的可行性。首先對(duì)脹形過程中試件的幾何模型進(jìn)行受力分析,通過理論公式計(jì)算找到試件模型的受力薄弱點(diǎn);選用水蒸氣作為氣體膨脹介質(zhì),運(yùn)用熱力學(xué)定律和水蒸氣的氣體性質(zhì)推算出水蒸氣在高溫高壓的密閉空間內(nèi)所產(chǎn)生的脹形力。其次對(duì)“封頭內(nèi)高壓整體對(duì)脹成形工藝”進(jìn)行仿真模擬。在有限元模擬中無法直接設(shè)定水蒸氣氣化,需將水蒸氣釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為對(duì)金屬殼體內(nèi)表面施加的壓強(qiáng)載荷,而數(shù)值會(huì)受到水蒸氣溫度變化、金屬殼體內(nèi)部體積變化以及初始加入的水量等因素的影響。本文利用MATLAB自編譯程序?qū)EFORM有限元軟件進(jìn)行二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出、外部計(jì)算以及數(shù)據(jù)的導(dǎo)入替換,經(jīng)過迭代計(jì)算的方法解決了影響因素之間的相互制約。分析模擬脹形的應(yīng)力-應(yīng)變?cè)茍D分布以及成形過程中影響因素的關(guān)系曲線,得出金屬塑性變形規(guī)律。最后,依據(jù)模擬參數(shù)指定實(shí)驗(yàn)方案,分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并與模擬結(jié)果進(jìn)行比較,得出相對(duì)誤差。全文利用模擬和實(shí)驗(yàn)方法完成了金屬殼體受內(nèi)部氣壓作用的成形過程,得到了脹形過程的重要參數(shù),為封頭成形工藝提供了一定的參考。
[Abstract]:With the rapid development of domestic nuclear power, chemical and other energy industries, the product requirements for pressure vessels are also increasing day by day. In this paper, a new technology for integral forming of head is presented. By analyzing the experimental phenomenon of metal bulging and combining the stress environment of the head in actual use, the bulging process is worked out in this paper. Two circular steel plates of the same size were placed superimposed, and a certain amount of water was added to the gap of the steel plate as the expansion medium while the periphery was fully welded. When the specimen is placed in the heating furnace, because the shell is completely closed, with the increase of temperature, the water vaporizes into steam and produces pressure on the inner surface of the steel plate, and the steel plate protrudes to both sides to form a pair of sealing heads. Two head bodies with the same shape and size can be produced by using the internal high pressure monolithic bulging process. In the forming process, the source of force energy is the pressure produced by gas expansion, which is consistent with the use environment of the head. After forming, the stress distribution of the head is uniform and the structure is stable. In order to avoid the phenomenon of instability due to stress concentration in the forming process and lead to unnecessary hidden safety problems, it is necessary to establish the feasibility of the process. Firstly, the force of the geometric model of the specimen in the process of bulging is analyzed, and the weakness of the model is found through the calculation of the theoretical formula, and the steam is chosen as the gas expansion medium. By using the law of thermodynamics and the gas properties of water vapor, the bulging force produced by water vapor in the closed space of high temperature and high pressure is calculated. Secondly, the paper simulates the bulging process with high pressure inside the head. Water vapor gasification can not be directly set in finite element simulation. The internal energy released by water vapor should be converted into the pressure load applied on the surface of metal shell, and the value will be affected by the change of water vapor temperature. The influence of the internal volume change and the initial addition of water on the metal shell. In this paper, the deform finite element software is redeveloped by using MATLAB self-compiler, which realizes the data export, external calculation and data import and replacement, and solves the mutual restriction between the influencing factors through iterative calculation. The distribution of stress-strain cloud diagram of simulated bulging and the relationship curve of influencing factors in forming process are analyzed, and the rule of metal plastic deformation is obtained. Finally, according to the simulation parameters, the experimental results are analyzed and compared with the simulation results, and the relative errors are obtained. In this paper, the forming process of metal shell subjected to internal pressure is completed by means of simulation and experiment, and the important parameters of bulging process are obtained, which provides a certain reference for the forming process of head.
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG306

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本文編號(hào)：2046039