本文關(guān)鍵詞：不銹鋼管材推彎成形有限元模擬及實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：彎曲管件作為一種典型的輕量級(jí)組件和結(jié)構(gòu)承重件被廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域。其中,大口徑不銹鋼彎頭在石油、核電站等戰(zhàn)略設(shè)施中占有重要的地位,型模式冷推彎成形方法可以有效地提高大口徑不銹鋼彎頭的成形質(zhì)量,但是相關(guān)的研究較少。本文基于MSC.MARC有限元平臺(tái),以計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬為主,結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究,分析了管材型模式冷推彎成形特點(diǎn),研究了不同工藝參數(shù)對(duì)不同尺寸管材成形質(zhì)量的影響。主要研究結(jié)果如下：利用彈塑性有限元方法,選用實(shí)體殼單元solid shell 185,并對(duì)每個(gè)單元定義了單元厚度方向,合理定義摩擦模型、邊界條件、加載及卸載過程等,建立了符合實(shí)際推制工藝的有限元模型。通過對(duì)大口徑不銹鋼管材推彎成形過程的有限元分析,獲得了推制過程及卸載后的管材應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律；研究了不同工藝參數(shù)對(duì)管材應(yīng)力和應(yīng)變分布以及成形質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：最大殘余應(yīng)力集中在管材彎曲內(nèi)外側(cè)之間的中間部分,彎曲內(nèi)外側(cè)的最大殘余應(yīng)變呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)；管材推制成形后,彎曲內(nèi)側(cè)壁厚增加,外側(cè)壁厚減小。相對(duì)彎曲半徑越大,回彈量越大、截面橢圓度越小,壁厚變化也越小；隨著摩擦系數(shù)的增大,管材橫截面橢圓度降低,壁厚減薄率降低；隨著推制速度的增加,橢圓度降低,壁厚減薄率降低,增厚率增加。對(duì)比研究了不同尺寸管材型模式冷推彎成形特點(diǎn)。探討了工藝參數(shù)對(duì)不同尺寸管材成形質(zhì)量的影響,并設(shè)計(jì)制造了推彎模具,選擇304不銹鋼管材進(jìn)行推彎實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：推彎成形的管材彎曲外側(cè)壁厚與模擬結(jié)果的最大差值為1.62%,內(nèi)側(cè)為3.28%；管材彎曲外側(cè)變形方向殘余應(yīng)力值變化規(guī)律和模擬所得的變化規(guī)律一致；管材推彎過程中晶粒取向發(fā)生偏轉(zhuǎn)。
【關(guān)鍵詞】：管材推彎 有限元分析 工藝參數(shù) 質(zhì)量控制
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(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4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 管材彎曲技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展9-13
• 1.2.1 管材彎曲技術(shù)9-10
• 1.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.3 管材彎曲技術(shù)的發(fā)展13
• 1.3 課題研究的意義和主要研究內(nèi)容13-15
• 2 有限元數(shù)值模擬基礎(chǔ)15-21
• 2.1 塑性成形力學(xué)基礎(chǔ)15-17
• 2.2 金屬塑性成形中的有限元方法17-19
• 2.2.1 彈塑性有限元法17-18
• 2.2.2 剛塑性有限元法18-19
• 2.3 管材彎曲成形理論基礎(chǔ)19-20
• 2.4 本章小結(jié)20-21
• 3 管材彎曲成形有限元模型建立21-27
• 3.1 有限元分析軟件MSC.MARC簡介21
• 3.2 管材彎曲成形有限元模型建立21-25
• 3.2.1 幾何參數(shù)和網(wǎng)格劃分21-22
• 3.2.2 單元選擇與幾何屬性22-23
• 3.2.3 材料屬性及邊界條件的定義23-24
• 3.2.4 接觸條件及載荷工況的定義24-25
• 3.3 模型的驗(yàn)證25
• 3.4 本章小結(jié)25-27
• 4 管材冷推成形過程的有限元模擬分析27-47
• 4.1 彎管成形過程特征的模擬分析27-32
• 4.1.1 應(yīng)力應(yīng)變分布規(guī)律27-29
• 4.1.2 壁厚分布情況29-30
• 4.1.3 模具受力特點(diǎn)30-31
• 4.1.4 接觸特征規(guī)律31-32
• 4.2 工藝參數(shù)對(duì)成形管材質(zhì)量的影響32-39
• 4.2.1 成形管材的回彈32-34
• 4.2.2 成形管材的橢圓度34-36
• 4.2.3 成形管材的壁厚分布36-39
• 4.3 縮比尺寸的確定39-43
• 4.3.1 縮比尺寸的確定39-40
• 4.3.2 工藝參數(shù)的確定40-43
• 4.4 管內(nèi)填充芯棒對(duì)推彎質(zhì)量的影響43-45
• 4.4.1 含有芯棒管材的有限元模型44
• 4.4.2 芯棒對(duì)管材推彎質(zhì)量的影響44-45
• 4.5 本章小結(jié)45-47
• 5 管材型模式冷推彎成形工藝研究47-56
• 5.1 管材冷推彎成形模具設(shè)計(jì)及工藝分析47-49
• 5.2 管材型模式冷推彎成形實(shí)驗(yàn)49-55
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備49-50
• 5.2.2 成形管材的壁厚分布50-52
• 5.2.3 成形管材的殘余應(yīng)力分析52-53
• 5.2.4 成形管材的微觀組織分析53-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62-63

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：672342