核电管道精密温弯成形工艺数值模拟及控制

发布时间：2022-12-03 19:50

　　核管道作为核电站的“主动脉”,是能够保证核安全的重要设备,其弯制成形过程是管材成形技术领域的难题。本文主要是针对CAP1400主管道及波动管温弯过程中产生的截面畸变、回弹等缺陷问题,展开复杂温弯工艺参数下,大口径厚壁管材综合成形性数值模拟及控制研究。首先,对管材温弯成形的全过程进行理论分析,并推导出管坯外侧最小壁厚减薄率、管坯内侧最大壁厚增厚率、椭圆度、回弹角、弯曲力矩的理论计算公式,并且给出了主管道及波动管温弯成形质量评定标准。其次,利用MSC.Marc建立主管道及波动管温弯成形全过程数值有限元模型,归纳有限元仿真结果并且与理论计算进行对比,验证了有限元模型的正确性。利用传统温弯工艺加工得到的主管道及波动管均不符合产品的精度要求,所以需要对温弯工艺进行优化。针对主管道及波动管温弯成形精度不符合要求的情况,利用材料的反变形原理提出了管材壁厚优化方案,为了解决管材温弯成形椭圆度过大的问题提出为管材添加柔性芯棒的方案,并且得到了规律性的结论,为实际的生产提供了很有意义的参考价值。最后,结合Visual Basic对MSC.Marc进行二次开发,开发了一套CAP1400主管道及波动管温弯参数... 

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 CAP1400 概述
        1.1.2 核示范项目中对于管材的质量要求概述
    1.2 管材弯曲工艺国内外研究现状
    1.3 本课题研究背景意义及主要研究内容
        1.3.1 本课题研究背景意义
        1.3.2 本课题主要研究内容
第2章 管材温弯成形的理论计算
    2.1 引言
    2.2 管材温弯过程的相关理论
        2.2.1 管材弯曲弯矩的计算
        2.2.2 管材弯曲弹复的计算
        2.2.3 成形过程分析
        2.2.4 管材的壁厚变化相关计算
        2.2.5 管材横截面畸变相关计算
    2.3 管材成形质量标准
        2.3.1 管材成形壁厚质量标准
        2.3.2 管材成形横截面质量标准
        2.3.3 管材回弹质量标准
    2.4 本章小结
第3章 CAP1400 主管道及波动管有限元模型建立及仿真
    3.1 主管道及波动管温弯模具简介
    3.2 主管道及波动管温弯有限元数值仿真过程
    3.3 材料模型
    3.4 有限元模型的建立
        3.4.1 有限元分析软件简介
        3.4.2 主管道、波动管三维模型建立
        3.4.3 温弯边界条件的确定
    3.5 主管道仿真结果
        3.5.1 壁厚变化率计算
        3.5.2 主管道成形椭圆度计算
        3.5.3 主管道成形应力应变情况
        3.5.4 主管道成形回弹角计算
        3.5.5 主管道成形弯矩计算
    3.6 波动管仿真结果
        3.6.1 壁厚变化率计算
        3.6.2 波动管成形椭圆度计算
        3.6.3 波动管温弯成形应力应变情况
        3.6.4 波动管成形回弹角计算
        3.6.5 波动管成形弯矩计算
    3.7 本章小结
第4章 CAP1400 主管道及波动管温弯工艺优化
    4.1 引言
    4.2 主管道壁厚优化方案
    4.3 主管道管坯壁厚变化数值仿真分析
        4.3.1 应力应变对比分析
        4.3.2 壁厚变化对比分析
        4.3.3 椭圆度变化对比分析
    4.4 波动管壁厚优化方案
    4.5 波动管管坯壁厚变化数值仿真分析
        4.5.1 应力应变对比分析
        4.5.2 壁厚变化对比分析
        4.5.3 椭圆度变化对比分析
    4.6 本章小结
第5章 CAP1400 主管道及波动管温弯参数设计仿真系统
    5.1 引言
    5.2 主管道及波动管温弯参数化仿真系统结构
    5.3 管坯参数设置模块
    5.4 产品成形理论分析及计算模块
    5.5 有限元仿真模拟参数化模块
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]三维自由弯曲技术及变形区长度优化数值模拟研究[J]. 熊昊,万柏方,陶杰,王林涛,程旋,魏文斌,郭训忠.  精密成形工程. 2018(04)
[2]三维自由弯曲成形技术及在航空制造业中的潜在应用[J]. 郭训忠,马燕楠,徐勇,周曙君,张士宏,陶杰.  航空制造技术. 2016(Z2)
[3]21-6-9高强不锈钢管数控弯曲回弹的理论计算及有限元分析[J]. 方军,鲁世强,王克鲁,许小妹,徐建美,姚正军.  中国机械工程. 2015(03)
[4]中国未来核电严重事故发生的可能性研究[J]. 周涛,宋明强,刘亮,琚忠云,李云博,林达平.  工业安全与环保. 2015(01)
[5]温成形工艺参数对热镦GCr15钢球坯晶粒尺寸和均匀性的影响[J]. 敖影,汪宏斌.  金属热处理. 2014(12)
[6]基于神经网络和粒子群算法的管材弯曲工艺参数优化[J]. 贾美慧,王成林,孙卫华.  制造业自动化. 2014(24)
[7]核电主管道制造工艺发展[J]. 张磊,冯潇,李明权,王欣,林峰.  锻压技术. 2014(06)
[8]管材弯曲中应力中性层位移计算与影响因素分析[J]. 贾美慧,唐承统,刘检华.  材料科学与工艺. 2014(02)
[9]核主管道断裂韧性J积分试验及失效评定研究[J]. 秦春节,谢林君,屠立群.  浙江工业大学学报. 2014(02)
[10]管材三维无芯弯曲过程有限元模拟[J]. 李秋,王华君,田梦芸,孔祥志,彭春宇.  模具工业. 2013(09)

硕士论文
[1]大弯曲半径管材在推弯过程的形变研究和有限元分析[D]. 杜佐飞.江苏科技大学 2013



本文编号：3706866