本文關(guān)鍵詞： 中頻感應(yīng)加熱彎管機 熱傳導(dǎo) 有限元分析 非均勻壁厚管材　出處：《吉林大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著我國油氣管道項目的不斷增多,大口徑彎管的需求量急劇增加。大口徑彎管通常由中頻感應(yīng)加熱彎管機彎制而成,其成形機理復(fù)雜,且精度不易控制。我國大口徑彎管生產(chǎn)技術(shù)還低于世界先進水平,部分型號彎管仍依賴國外進口。因此,為了提高大口徑彎管的成形質(zhì)量,減少對國外進口的依賴,研究大口徑管材彎曲成形技術(shù)具有重要意義。大口徑彎管的主要質(zhì)量缺陷有截面扁平化程度過大、彎管內(nèi)側(cè)起皺以及彎管壁厚變化率不均或過大等。目前,學者的研究多集中于管材在純彎矩作用下彎曲成形的質(zhì)量缺陷問題。中頻感應(yīng)加熱彎管機的彎管方式屬于熱推彎加工,鑒于此,本文將著重分析推力對彎管中性層偏移及截面扁平化的影響,并探究彎管壁厚變化率的控制方法。具體研究內(nèi)容及成果如下:(1)根據(jù)熱傳導(dǎo)理論,計算出待彎曲管材上的溫度場。結(jié)合彈塑性彎曲理論及彎管成形過程的力學模型,計算出管材在熱推彎過程中,所受推力的理論值。根據(jù)模型簡化規(guī)則及力學等效理論,建立彎管機及管材的有限元模型。借助有限元分析軟件,探究施溫區(qū)寬度對彎管內(nèi)側(cè)起皺的影響,分析推力對彎管中性層偏移和截面扁平化的影響。(2)引入中性層偏移及截面扁平化對彎管壁厚減薄的影響,修正彎管壁厚減薄率計算公式,提高了彎管壁厚減薄率計算公式的精度。目前,最具代表性的壁厚控制法是阻力法,本文將探究施加阻力大小對彎管壁厚減薄率的影響。(3)提出非均勻壁厚管材彎曲成形法,介紹非均勻壁厚管材的加工制造工藝,并根據(jù)均勻壁厚彎管的目標壁厚推導(dǎo)出非均勻壁厚管材的初始壁厚。非均勻壁厚管材彎曲成形法使成形后的彎管壁厚均勻,避免了傳統(tǒng)彎管外側(cè)壁厚減薄問題。與阻力法相比,非均勻壁厚管材彎曲成形法也大大降低了彎管機各主要結(jié)構(gòu)的受力峰值。
[Abstract]:With the increasing number of oil and gas pipeline projects in China, the demand for large-caliber bends is increasing rapidly. The large-caliber bends are usually made of medium frequency induction heating pipe benders, and the forming mechanism is complex. And the precision is not easy to control. The production technology of large diameter bend pipe in our country is still lower than the advanced level in the world, and some types of bend pipe still rely on foreign imports. Therefore, in order to improve the forming quality of large diameter bend pipe and reduce its dependence on foreign imports, It is of great significance to study the bending forming technology of large-caliber pipes. The main quality defects of large-caliber bends include the excessive flattening of sections, the wrinkling inside of the bends and the uneven or excessive change rate of the wall thickness of the bends. Most of the researches of scholars focus on the quality defects of pipe bending under the action of pure bending moment. The pipe bending mode of intermediate frequency induction heating pipe bending machine belongs to hot pushing bending process, in view of this, In this paper, the influence of thrust on neutral layer offset and flat section of bend tube is analyzed, and the control method of wall thickness change rate is explored. The concrete research contents and results are as follows: 1) according to the theory of heat conduction, The temperature field on the tube to be bent is calculated. The theoretical value of the thrust of the tube during the hot pushing bending process is calculated by combining the elastic-plastic bending theory and the mechanical model of the tube bending process. According to the simplified rules of the model and the mechanics equivalent theory, The finite element model of pipe bender and pipe is established. With the help of finite element analysis software, the influence of the width of the heating zone on the wrinkling of the inside of the bend is explored. The influence of thrust on neutral layer migration and section flattening of curved pipe is analyzed. (2) the influence of neutral layer migration and section flattening on wall thickness reduction of bend pipe is introduced, and the formula for calculating wall thickness thinning rate of bend pipe is revised. At present, the most representative method of wall thickness control is the resistance method. In this paper, the influence of applying resistance on the wall thickness thinning rate of curved pipe is studied, and a non-uniform wall thickness bending forming method is put forward. This paper introduces the processing and manufacturing technology of non-uniform wall thick pipe, and deduces the initial wall thickness of non-uniform wall thickness pipe according to the target wall thickness of uniform wall thickness bend tube. Compared with the resistance method, the bending forming method of non-uniform wall thickness pipe also greatly reduces the stress peak value of the main structure of the pipe bender.
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE973

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本文編號：1547277