轴向对称鳍片管弯曲成形数值模拟研究

发布时间：2017-10-12 01:02

  本文关键词：轴向对称鳍片管弯曲成形数值模拟研究

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【摘要】：在管材弯曲过程中,内侧壁的增厚、起皱,外侧壁的减薄、破裂,截面畸变以及卸载后的回弹问题,一直是当前国内外学者研究的热点。本文研究的轴向对称鳍片管除了具有上述圆管弯曲时的技术难题外,还具有弯曲工艺复杂以及扁钢和光管的过渡区有可能出现开裂问题。对于此些问题,用传统实验方法研究耗时长且成本高。通过对轴向对称鳍片管滚弯工艺过程进行数值模拟分析获得合理的工艺加载参数,不仅有重要的理论研究意义,还将为实际生产提供重要的技术支持。本文主要研究内容如下： (1)建立轴向对称鳍片管滚弯成形过程中的材料模型,通过单向拉伸试验,获得了材料Q235A的基本力学性能参数,通过公式推导出真实应力和真实应变公式,获得了材料真实应力-应变曲线,建立了材料模型。 (2)根据轴向对称鳍片管滚弯成形过程,基于ABAQUS有限元仿真软件建立了与实际相符的三维有限元模型,并对有限元前处理中各模块设置进行了研究,确立了有限元网格划分技术、边界条件及接触条件等模块的设置参数方法。 (3)利用所建立的有限元模型对轴向对称鳍片管、圆形光管滚弯成形过程进行数值模拟研究,对比分析了等效应力、应变分布规律以及不同弯曲角度下的切向应力、应变曲线,研究发现轴向对称鳍片管相比较圆形光管截面畸变、内侧壁起皱趋势更明显。 (4)在第三章建立的有限元模型下,首先确立了轴向对称鳍片管滚弯性能评价方法,简单推出了下压量、下辊轮中心距与曲率半径的关系式,求导推出了dRr/dh与下压量的关系,进而可以确定下压量的理论极大值；分析比较了理论曲率半径和模拟曲率半径值并作了误差分析,再根据曲率半径与下压量关系曲线图综合分析可以得出下压量的适宜取值范围；通过椭圆率、外侧壁厚变化率曲线图以及对应的等效应力、应变云图分析了下压量、下辊轮中心距、辊轮转速以及摩擦系数对鳍片管弯曲成形质量的影响,通过分析可以找出各参数的适宜取值范围。
【关键词】：轴向对称鳍片管 辊轮 滚弯成形 数值模拟研究 工艺参数
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 引言11-12
• 1.2 管材弯曲成形工艺的研究和发展12-25
• 1.2.1 管材弯曲成形原理12-13
• 1.2.2 管材弯曲成形工艺分类13-19
• 1.2.3 管材弯曲成形主要缺陷及其预防措施19-20
• 1.2.4 管材弯曲成形的理论研究20-23
• 1.2.5 管材弯曲成形的实验分析23-24
• 1.2.6 管材弯曲过程的有限元数值模拟研究24-25
• 1.3 选题依据和研究内容25-27
• 1.3.1 选题依据25-26
• 1.3.2 研究内容26-27
• 第2章 管材弯曲成形有限元理论基础27-33
• 2.1 引言27-28
• 2.2 弹塑性有限元法基本理论28-31
• 2.2.1 全量理论边值问题28-29
• 2.2.2 增量理论的边值问题29-31
• 2.3 静力隐式算法与动力显示算法31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 轴向对称鳍片管弯曲成形有限元模型的建立33-41
• 3.1 引言33
• 3.2 轴向对称鳍片管弯曲成形几何模型的建立33-35
• 3.2.1 三辊弯管工艺的原理33
• 3.2.2 辊轮模具设计33-34
• 3.2.3 三辊弯管的操作步骤34-35
• 3.3 材料模型35-37
• 3.4 有限元网格的划分37-39
• 3.5 边界条件39
• 3.6 接触条件设置39
• 3.7 本章小结39-41
• 第4章 轴向对称鳍片管弯曲成形有限元分析41-49
• 4.1 前言41
• 4.2 实例分析41-47
• 4.2.1 等效应力分布规律41-44
• 4.2.2 等效应变分布规律44-47
• 4.3 本章小结47-49
• 第5章 轴向对称鳍片管弯曲成形过程中工艺参数的数值模拟49-65
• 5.1 引言49
• 5.2 轴向对称鳍片管滚弯性能评价方法49-50
• 5.2.1 管材滚弯成形外侧壁厚减薄的评价方法49-50
• 5.2.2 截面畸变的评价方法50
• 5.3 下压量和中心距对轴向对称鳍片管弯曲成形质量的影响50-59
• 5.3.1 弯曲半径的简单计算式50-51
• 5.3.2 下压量对轴向对称鳍片管弯曲成形质量的影响51-56
• 5.3.3 中心距对轴向对称鳍片管弯曲成形质量的影响56-59
• 5.4 辊轮转速对轴向对称鳍片管弯曲成形质量的影响59-60
• 5.5 摩擦系数对轴向对称鳍片管滚弯成形质量的影响60-63
• 5.6 本章小结63-65
• 第6章 本文结论与展望65-69
• 6.1 本文结论65-66
• 6.2 本文展望66-69
• 参考文献69-75
• 攻读学位期间取得的科研成果75-76
• 致谢76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1015760