本文關(guān)鍵詞：核級(jí)厚壁管熱推彎成形有限元模擬及試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 厚壁管 局部感應(yīng)加熱 熱推彎 成形性能 DEFORM-3D 有限元模擬

【摘要】：厚壁管件在核電產(chǎn)業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用,為了探索厚壁彎頭和兩端帶直段厚壁彎管的制造方法和成形規(guī)律,本文以P11合金鋼和316L不銹鋼厚壁管為研究對(duì)象,利用單向熱壓縮實(shí)驗(yàn)、有限元數(shù)值模擬軟件DEFORM-3D和中頻熱推彎設(shè)備,獲取了金屬管材在高溫下的材料本構(gòu)關(guān)系,建立了局部動(dòng)態(tài)感應(yīng)加熱有限元模型,研究了中頻熱推彎過程中幾何和工藝參數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的影響規(guī)律,最終制備出符合核電管件要求的Φ114 mm×6 mm的厚壁彎頭和Φ323.9 mm×35mm×5D兩端帶直段厚壁彎管。首先,通過單向熱壓縮實(shí)驗(yàn)得到P11合金鋼和316L不銹鋼在高溫變形下的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線,研究分析了材料在高溫下的流變應(yīng)力行為,構(gòu)建了可用于有限元模擬的材料本構(gòu)模型。然后,利用得到的材料本構(gòu)關(guān)系數(shù)值模擬中頻熱推彎厚壁管件成形過程,采用能夠準(zhǔn)確描述真實(shí)溫度場(chǎng)變化的溫度差模型,研究工藝參數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的影響規(guī)律。結(jié)果顯示:對(duì)管坯進(jìn)行中頻感應(yīng)加熱推彎,可以有效地成形出厚壁管件;P11合金鋼采用雙曲率軸線的牛角芯棒模型,感應(yīng)線圈加熱選擇頻率1000 HZ,電流密度為10 A/mm2,在5 mm/s的推制速度下,能夠成形出質(zhì)量較好的厚壁彎頭;316L不銹鋼采用帶彎頭的擺臂模型,使旋轉(zhuǎn)中心偏離卡具,并與感應(yīng)線圈在一個(gè)垂直于管坯軸線方向的平面內(nèi),選擇線圈加熱頻率為1500 HZ,電流密度為300A/mm2,在30 mm/s的推制速度下能夠成形出質(zhì)量較好的兩端帶直段的厚壁彎管。最后,利用中頻熱推彎設(shè)備分別進(jìn)行厚壁彎頭和兩端帶直段厚壁彎管的實(shí)際成形試驗(yàn)。結(jié)果表明:在模擬優(yōu)化工藝參數(shù)的指導(dǎo)下,成形出的厚壁管件能夠達(dá)到所需的規(guī)格要求。壁厚和截面畸變的測(cè)量值與模擬值相對(duì)誤差率小,且變化趨勢(shì)基本一致,驗(yàn)證了幾何和工藝參數(shù)對(duì)成形質(zhì)量的影響規(guī)律,證明了建立的材料高溫模型和有限元模型是真實(shí)準(zhǔn)確的。
【關(guān)鍵詞】：厚壁管 局部感應(yīng)加熱 熱推彎 成形性能 DEFORM-3D 有限元模擬
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM623;TG306
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 緒論13-24
• 1.1 引言13-14
• 1.2 管材彎曲變形應(yīng)力應(yīng)變分析14-15
• 1.3 管材彎曲工藝15-20
• 1.3.1 壓彎成形16
• 1.3.2 輥彎成形16-17
• 1.3.3 繞彎成形17
• 1.3.4 徑向沖壓17-18
• 1.3.5 沖壓焊接18
• 1.3.6 液壓剪切彎曲18-19
• 1.3.7 軸向冷推彎成形19-20
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀20-21
• 1.5 研究意義21
• 1.6 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線21-24
• 第二章 厚壁管高溫塑性變形行為實(shí)驗(yàn)研究24-40
• 2.1 引言24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)方法24-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料24-25
• 2.2.2 熱模擬壓縮實(shí)驗(yàn)25-26
• 2.3 材料均勻塑性變形過程本構(gòu)關(guān)系的確立26-36
• 2.3.1 材料的流變應(yīng)力曲線26-28
• 2.3.2 本構(gòu)方程的擬合及關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算28-34
• 2.3.3 本構(gòu)方程的驗(yàn)證34-36
• 2.4 熱壓縮后材料微觀組織36-38
• 2.5 DEFORM-3D中材料模型的構(gòu)建38-39
• 2.6 本章小結(jié)39-40
• 第三章 牛角芯棒中頻熱推厚壁彎頭有限元數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究40-55
• 3.1 引言40-41
• 3.2 牛角芯棒中頻熱推厚壁彎頭有限元模型41-44
• 3.2.1 單元?jiǎng)澐?/span>41
• 3.2.2 材料模型41-43
• 3.2.3 物體對(duì)象間關(guān)系定義43-44
• 3.2.4 局部動(dòng)態(tài)感應(yīng)加熱模型44
• 3.3 中頻熱推厚壁彎頭模擬分析及工藝優(yōu)化44-50
• 3.3.1 牛角芯棒幾何形狀44-46
• 3.3.2 推制速度46-47
• 3.3.3 加熱溫度47-49
• 3.3.4 優(yōu)化參數(shù)下的彎頭成形仿真結(jié)果49-50
• 3.4 牛角芯棒中頻熱推厚壁彎頭成形試驗(yàn)研究50-54
• 3.4.1 成形試驗(yàn)50-51
• 3.4.2 試驗(yàn)結(jié)果與有限元模擬的對(duì)比51-52
• 3.4.3 微觀組織的分析52-53
• 3.4.4 力學(xué)性能的分析53-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第四章 擺臂漸進(jìn)式中頻熱推帶直段厚壁彎管的有限元模擬及試驗(yàn)研究55-71
• 4.1 引言55-57
• 4.2 擺臂漸進(jìn)式中頻熱推帶直段厚壁彎管有限元模型57-59
• 4.2.1 單元?jiǎng)澐?/span>57
• 4.2.2 材料模型57-58
• 4.2.3 物體對(duì)象間關(guān)系定義58
• 4.2.4 局部動(dòng)態(tài)感應(yīng)加熱和快速冷卻模型58-59
• 4.2.5 彎曲過程的主從運(yùn)動(dòng)設(shè)置59
• 4.3 擺臂漸進(jìn)式中頻熱推帶直段厚壁彎管模擬分析及工藝優(yōu)化59-65
• 4.3.1 擺臂幾何形狀59-61
• 4.3.2 推制速度61-62
• 4.3.3 加熱溫度62-63
• 4.3.4 優(yōu)化參數(shù)下的彎管成形仿真結(jié)果63-65
• 4.4 擺臂漸進(jìn)式中頻熱推成形試驗(yàn)65-70
• 4.4.1 成形試驗(yàn)65
• 4.4.2 試驗(yàn)結(jié)果與有限元模擬的對(duì)比65-67
• 4.4.3 微觀組織的分析67-68
• 4.4.4 力學(xué)性能的分析68-69
• 4.4.5 試驗(yàn)遇到的問題及解決措施69-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第五章 結(jié)論與展望71-73
• 5.1 結(jié)論71-72
• 5.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 致謝78-79
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79

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