CAP1400核电波动管冷弯工艺研究

发布时间：2017-07-20 13:05

  本文关键词：CAP1400核电波动管冷弯工艺研究

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【摘要】：CAP1400核电技术是我国在吸收AP1000基础上经过再创新,研究开发的具有中国自主知识产权的第三代核电技术。CAP1400核电波动管作为核电机组冷凝器上的关键部件,其弯曲工艺的好坏将直接关系到整个机组的安全运行,影响到CAP1400核电技术的推广与应用。因此开展核电波动管冷弯成形的基本理论和仿真技术研究,对现场实际波动管的冷弯加工具有重要的指导意义和参考价值。针对核电波动管的冷弯过程,本文从理论分析和数值模拟分析两方面入手:首先,进行了波动管冷弯成形过程的理论分析,建立了波动管成形最小壁厚、最大壁厚、回弹角和冷弯力矩的理论计算公式,并给出了弯曲成形质量的评定标准。第二,针对某企业核电波动管的原始弯曲工艺,基于MSC.MARC建立了波动管冷弯三维非线性仿真模型,通过模拟结果与理论计算结果的对比分析,验证了所建立的冷弯模型在预测冷弯结果上的准确性。仿真结果还表明采用原始弯曲工艺所成形的波动管,其质量不能满足产品要求。第三,针对原弯曲工艺的不足,提出了管坯壁厚参数设计工艺优化方案和波动管冷弯模具工艺优化方案。壁厚参数设计优化方案运用反变形原理,通过合理优化管坯壁厚,解决了成形波动管壁厚变化率不达标问题;冷弯模具工艺优化方案以弯曲曲率半径不变为目标,通过添加辅助压模,解决了成形波动管颈缩、椭圆度过大和应力过于集中问题,并得到了冷弯过程压模距离、旋转模旋转角度和旋转速度对产品质量的影响规律,对生产实际具有重要的指导作用。最后,基于Visual Basic平台,结合MARC二次开发技术,建立了波动管冷弯参数化设计仿真系统。该系统可以对各规格型号波动管进行理论分析、数值建模、仿真计算和结果处理,能有效缩短产品的开发周期,提高仿真的可靠性,具有很好的实际应用价值。
【关键词】：数值模拟 冷弯 工艺优化 CAP1400 波动管
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM623.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11-13
• 1.1.1 CAP1400核电技术概述11-12
• 1.1.2 核电产业中的管材质量要求概述12-13
• 1.2 管材弯曲工艺研究国内外现状13-15
• 1.3 核电管弯曲工艺研究的国内外现状15-16
• 1.4 目前核电管材弯曲存在的问题16
• 1.5 本课题的来源、研究内容及采取的研究方法16-19
• 1.5.1 课题来源16-17
• 1.5.2 课题研究内容和采取的方法17-19
• 第2章 管材冷弯成形理论研究和计算19-34
• 2.1 冷弯成形过程基本假设19
• 2.2 成形过程理论研究和计算19-30
• 2.2.1 成形加载卸载过程分析19-20
• 2.2.2 中性层变化理论研究20-21
• 2.2.3 成形应力应变分析21-24
• 2.2.4 壁厚变化理论研究和计算24-27
• 2.2.5 弯曲回弹角度理论研究和计算27-29
• 2.2.6 弯曲弯矩计算29-30
• 2.3 弯曲成形质量评定标准30-33
• 2.3.1 管壁厚度质量评定30-31
• 2.3.2 横截面变化质量评定31-32
• 2.3.3 颈缩质量评定32
• 2.3.4 回弹角质量评定32-33
• 2.3.5 弯曲的其他评定33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 CAP1400波动管冷弯模型建立及弯曲仿真34-53
• 3.1 CAP1400波动管冷弯模具及弯曲过程介绍34-36
• 3.1.1 CAP1400波动管冷弯模具介绍34-35
• 3.1.2 冷弯过程介绍35-36
• 3.2 有限元建模36-38
• 3.2.1 几何建模与网格生成36
• 3.2.2 材料定义36-37
• 3.2.3 边界条件设定37-38
• 3.2.4 接触体设定38
• 3.3 冷弯数值仿真结果分析38-50
• 3.3.1 壁厚变化分析38-41
• 3.3.2 椭圆度及颈缩分析41-46
• 3.3.3 回弹角度分析46
• 3.3.4 残余应力分析46-49
• 3.3.5 应变分析49-50
• 3.4 理论解析与仿真结果对比分析50-51
• 3.4.1 冷弯回弹角度对比分析50-51
• 3.4.2 冷弯力矩对比分析51
• 3.4.3 冷弯壁厚对比分析51
• 3.5 本章小结51-53
• 第4章 CAP1400波动管冷弯工艺优化53-73
• 4.1 引言53
• 4.2 管坯壁厚参数设计工艺优化53-61
• 4.2.1 管坯壁厚参数设计工艺优化理论基础53
• 4.2.2 成形波动管质量评价标准53-54
• 4.2.3 工艺优化方案仿真建模54
• 4.2.4 壁厚变化量对壁厚的影响54-56
• 4.2.5 壁厚变化量对椭圆度和颈缩的影响56
• 4.2.6 壁厚变化量对最终应力的影响56-58
• 4.2.7 壁厚变化量对最终应变的影响58-60
• 4.2.8 成形质量缺陷位置的确定60
• 4.2.9 工艺优化方案的最终结论60-61
• 4.3 波动管冷弯模具工艺优化61-72
• 4.3.1 冷弯模具工艺优化理论基础61-62
• 4.3.2 模具优化方案设计和最终优化方案确定62-65
• 4.3.3 最终模具优化方案仿真建模65
• 4.3.4 最终模具优化方案成形波动管质量评定65-70
• 4.3.5 方案其他各变量对成形质量影响规律分析70-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第5章 CAP1400波动管冷弯参数化设计仿真系统73-80
• 5.1 引言73
• 5.2 参数化设计仿真系统结构73-74
• 5.3 产品参数设置模块74-75
• 5.4 理论分析计算模块75-76
• 5.5 有限元仿真参数化设计模块76-79
• 5.6 本章小结79-80
• 结论80-82
• 参考文献82-85
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果85-86
• 致谢86-87
• 作者简介87

【参考文献】

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