基于变形历程的管线钢屈服强度预测模型研究

发布时间：2017-12-25 00:06

本文关键词：基于变形历程的管线钢屈服强度预测模型研究　出处：《燕山大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：管线钢在塑性成形过程中存在着明显的加工硬化现象和包申格效应,钢板经历多次塑性变形后,材料的屈服强度因加工硬化而增大,又因为包申格效应而减小。钢管的强度是两者综合作用的结果。一般而言,这两种效果不可能完全抵消,从而使得毛坯板和管体的屈服强度不一致。这一差异对管线钢管的制造以及毛坯板性能的选取都有一定的影响。如果能够建立起基于变形历程的毛坯板与钢管屈服强度之间的关系,形成一个基于变形历程的管线钢屈服强度预测模型,实现反向屈服强度预测模型在有限元中的植入,利用有限元模拟模型计算不同预变形量下以及不同初始屈服强度的材料的反向屈服强度,将为反向屈服强度的预测提供一个简单有效的计算方法,为根据管体最终屈服强度的要求以及不同的预变形量来选取不同屈服强度的毛坯板提供依据。本文以管线钢为研究对象,采用预拉伸、卸载、反向压缩的方法,对某厂生产的X90管线钢在反向加载过程中屈服强度的变化规律进行了研究,确定了反向屈服强度随预应变的变化关系。然后基于Hodge混合强化模型理论,将模型简化成单轴加载条件,利用塑性变形时体积不变原理,进行推导,得到了单轴反向屈服强度与预应变的关系。再利用实验数据确定了相应的强化模型参数,进而得到了反向屈服强度预测模型。通过用户材料子程序UMAT,将反向屈服强度预测模型嵌入到ABAQUS中,实现了对材料反向加载时屈服强度的预测。通过数值模拟、实验验证,对所推得的反向屈服强度预测模型进行验证。验证结果表明,不同预变形量条件下,数值模拟值与公式计算值的最大误差为1.37%,平均误差为0.69%;数值模拟值与实验值的最大误差为2.87%,平均误差为1.39%。将本文所得的反向屈服强度预测模型应用到了厚板弯曲模型中,计算了厚板弯曲过程中不同厚度层的反向屈服强度。采用平截面假设,并假设厚板弯曲时,切向应变的硬化效果与材料单向拉伸和压缩的效果相同,同时认为厚度方向没有变化,定义了厚板弯曲变形时综合反向屈服强度的计算方法,扩展了该预测模型的应用范围,进一步验证了该预测模型的正确性。
【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】：TG142.1

【参考文献】