本文關(guān)鍵詞：X90管線管冷彎過(guò)程數(shù)值模擬及性能研究

  更多相關(guān)文章： 冷彎管 數(shù)值模擬 應(yīng)力 應(yīng)變 回彈量 外形尺寸 承載能力

【摘要】：冷彎管作為油氣運(yùn)輸?shù)奶胤N設(shè)備,被廣泛應(yīng)用于石油天然氣長(zhǎng)輸管道工程中。其主要作用是小角度改變管道線路走向,從而滿足復(fù)雜地形區(qū)域的施工要求。隨著長(zhǎng)輸管道的口徑和鋼級(jí)不斷增大,冷彎管的制作難度也隨之增加。如果彎制工藝未控制好,會(huì)使冷彎管產(chǎn)生較大缺陷,這些缺陷會(huì)對(duì)冷彎管疲勞性能、承載能力以及服役安全性產(chǎn)生不利影響,從而增大冷彎管失效風(fēng)險(xiǎn)。因此在冷彎管實(shí)際制作過(guò)程中,優(yōu)選合理的冷彎工藝參數(shù)對(duì)于生產(chǎn)出高品質(zhì)、高性能的冷彎管是極其重要的。本文將采用數(shù)值模擬計(jì)算對(duì)冷彎管的冷彎過(guò)程進(jìn)行模擬分析,主要包括以下幾方面的工作：(1)對(duì)冷彎管彎曲成型過(guò)程進(jìn)行研究。包括冷彎管彎制原理、彎制工藝以及彎制過(guò)程中可能出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷。(2)對(duì)冷彎管冷彎過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。首先根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況建立冷彎管有限元模型,包括材料參數(shù)設(shè)定、單元選擇、網(wǎng)格劃分以及接觸對(duì)和邊界條件的設(shè)定。然后對(duì)第一次冷彎過(guò)程進(jìn)行有限元分析,得到第一次冷彎過(guò)程的應(yīng)力應(yīng)變大小及分布情況。最后對(duì)后續(xù)彎曲進(jìn)行有限元分析,計(jì)算出各步彎制的彎曲角度和整體彎制角度大小。(3)分析彎制完成后冷彎管的外形尺寸。主要包括回彈量、橢圓度、波浪度以及壁厚減薄率大小的測(cè)定,從而確定冷彎管外形質(zhì)量符合冷彎管制作驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。(4)分析計(jì)算冷彎管爆破壓力和極限壓力。通過(guò)數(shù)值模擬得到冷彎管爆破壓力,同時(shí)分析計(jì)算了直管的爆破壓力作為對(duì)比。結(jié)果表明冷彎管的承載小于直管,說(shuō)明冷彎過(guò)程對(duì)管道的承載能力有所削弱。(5)分析冷彎工藝參數(shù)對(duì)冷彎管外形尺寸的影響,包括提升高度、彎制步長(zhǎng)及管長(zhǎng)對(duì)外形尺寸的影響,從而對(duì)冷彎工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：冷彎管 數(shù)值模擬 應(yīng)力 應(yīng)變 回彈量 外形尺寸 承載能力
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE97
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-21
• 1.1 選題的背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-19
• 1.2.1 冷彎管的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)9-11
• 1.2.2 國(guó)外的相關(guān)技術(shù)研究11-17
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)的相關(guān)技術(shù)研究17-19
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與方法19-21
• 1.3.1 本文研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.3.2 本文研究方法20-21
• 第二章 大口徑冷彎管彎曲成型過(guò)程研究21-29
• 2.1 冷彎管彎曲成型機(jī)理21-22
• 2.2 冷彎管制作簡(jiǎn)介22-23
• 2.2.1 冷彎管制作過(guò)程22-23
• 2.2.2 冷彎管工藝參數(shù)23
• 2.3 冷彎管彎曲過(guò)程中的質(zhì)量缺陷23-27
• 2.3.1 冷彎管的彎曲回彈現(xiàn)象24-25
• 2.3.2 彎管截面的橢圓形畸變25
• 2.3.3 彎管過(guò)程中管壁厚度減薄25-26
• 2.3.4 彎曲段內(nèi)側(cè)失穩(wěn)起皺26-27
• 2.4 冷彎管質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第三章 冷彎管冷彎過(guò)程數(shù)值模擬29-45
• 3.1 引言29
• 3.2 冷彎管有限元分析理論基礎(chǔ)29-30
• 3.3 建立冷彎管有限元模型30-37
• 3.3.1 建立幾何模型30-31
• 3.3.2 設(shè)置材料參數(shù)31-33
• 3.3.3 選擇單元類型33-34
• 3.3.4 模型網(wǎng)格劃分34
• 3.3.5 建立接觸對(duì)34-35
• 3.3.6 邊界條件與載荷35-37
• 3.4 第一次彎曲過(guò)程有限元分析37-39
• 3.4.1 回彈前后Y方向位移37-38
• 3.4.2 回彈后殘余應(yīng)力分析38
• 3.4.3 總體應(yīng)變分析38-39
• 3.5 整管彎曲過(guò)程有限元分析39-43
• 3.5.1 后續(xù)彎曲模擬方法39
• 3.5.2 整管彎曲有限元分析39-43
• 3.6 本章小結(jié)43-45
• 第四章 冷彎管外觀質(zhì)量分析45-56
• 4.1 引言45-46
• 4.2 回彈量分析計(jì)算46-48
• 4.2.1 回彈量的計(jì)算46-47
• 4.2.2 回彈量的分析47-48
• 4.3 橢圓度分析計(jì)算48-52
• 4.3.1 管口橢圓度48-51
• 4.3.2 彎管段橢圓度51-52
• 4.4 波浪度分析計(jì)算52-54
• 4.5 壁厚減薄率分析計(jì)算54-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第五章 冷彎管爆破壓力的分析計(jì)算56-64
• 5.1 引言56
• 5.2 直管爆破壓力分析56-59
• 5.2.1 不同屈服準(zhǔn)則下的直管爆破壓力計(jì)算56-58
• 5.2.2 直管爆破壓力有限元分析計(jì)算58-59
• 5.3 冷彎管爆破壓力分析59-60
• 5.4 極限載荷分析60-63
• 5.4.1 失效分析60-62
• 5.4.2 極限載荷分析62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 第六章 冷彎工藝參數(shù)對(duì)外形尺寸的影響64-77
• 6.1 引言64
• 6.2 提升高度對(duì)冷彎管外形尺寸的影響64-69
• 6.2.1 提升高度對(duì)回彈角的影響64-65
• 6.2.2 提升高度對(duì)橢圓度的影響65-67
• 6.2.3 提升高度對(duì)波浪度的影響67-68
• 6.2.4 提升高度對(duì)壁厚減薄率的影響68-69
• 6.3 彎制步長(zhǎng)對(duì)冷彎管外形尺寸的影響69-72
• 6.3.1 彎制步長(zhǎng)對(duì)橢圓度的影響69-71
• 6.3.2 彎制步長(zhǎng)對(duì)波浪度的影響71-72
• 6.3.3 彎制步長(zhǎng)對(duì)壁厚減薄率的影響72
• 6.4 管長(zhǎng)對(duì)冷彎管外形尺寸的影響72-76
• 6.4.1 管長(zhǎng)對(duì)回彈角的影響73
• 6.4.2 管長(zhǎng)對(duì)橢圓度的影響73-74
• 6.4.3 管長(zhǎng)對(duì)波浪度的影響74-75
• 6.4.4 管長(zhǎng)對(duì)壁厚減薄率的影響75-76
• 6.5 本章小結(jié)76-77
• 第七章 結(jié)論與展望77-79
• 7.1 結(jié)論77-78
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)78
• 7.3 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 碩士生期間的研究工作、發(fā)表論文、參加的學(xué)術(shù)活動(dòng)情況84

【參考文獻(xiàn)】

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