考虑高频感应焊接的焊管排辊成型全过程数值模拟

发布时间：2017-09-04 09:21

  本文关键词：考虑高频感应焊接的焊管排辊成型全过程数值模拟

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【摘要】：以HFW660焊管机组为研究对象,围绕直径为508mm的X60焊管的生产过程进行研究。首先,通过分析HFW660排辊成型机组的设备及工艺参数,建立焊接前HFW660机组排辊成型的有限元模型,对模拟结果进行了试验验证;接着建立焊接段焊接过程的有限元模型,得到整个排辊成型过程的仿真模型;最后对仿真计算结果进行了分析和探究。结果表明,在排辊成型过程中,带钢边部和底部的等效塑性应变最大,其中边部等效塑性应变大于底部的,此外边部和底部等效塑性应变增幅较大的是弯边辊处、线成型段第一内辊处和精成型段处,其余部分平滑上升。对焊前管型效果、边缘形态及V形角分析表明,精成型出来后管型效果良好,外观无明显缺陷产生,两边边缘近似呈现I型,是焊前较为理想的边缘形态,通过计算得到V形角大小大概在3.1o左右,属于合理范围;对焊接过程不同时刻的温度场进行分析,发现焊管表面热影响区随着热源的移动均匀地沿周向和轴向推动,并且靠近熔池区域的热影响区较宽,远离熔池的地方逐渐收窄,分析焊管上表面对应点的热循环曲线可知离焊缝2~5mm间属于过热区域,符合实际生产,对焊后冷却至11s时的等效应力进行探究发现,焊缝处厚度中心区域及过热区域应力较大,部分在375MPa左右,焊后去除残余应力时需重点关注。
【关键词】：HFW焊管 排辊成型 应变 应力场 温度场
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 引言9-10
• 1.2 直缝焊管的成型技术及特点10-14
• 1.2.1 成型段的成型技术及特点10-13
• 1.2.2 焊接段的高频焊接技术及特点13-14
• 1.3 直缝焊管成型的研究方法14-16
• 1.3.1 成型段的研究方法14-15
• 1.3.2 焊接段的研究方法15-16
• 1.4 直缝焊管排辊成型的研究现状16-17
• 1.5 本文研究方法及创新之处17
• 1.6 本章小结17-18
• 第2章 HFW焊管成型理论及软件介绍18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 板带变形的基本理论18-21
• 2.2.1 应力应变本构方程18-19
• 2.2.2 增量有限元格式19-20
• 2.2.3 Mises屈服准则20-21
• 2.3 焊接过程中的基本理论21-26
• 2.3.1 热分析类型21-22
• 2.3.2 焊接热传递的基本方式22-23
• 2.3.3 焊接过程控制方程23-26
• 2.4 本研究中所使用的商业软件说明26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 HFW660焊管成型参数及机组28-33
• 3.1 HFW焊管生产流程28
• 3.2 焊管成型理论与工艺参数28-29
• 3.2.1 辊花设计28
• 3.2.2 成型底线的确定28-29
• 3.2.3 焊接参数29
• 3.3 HFW660排辊成型机组介绍29-32
• 3.3.1 HFW660排辊成型机组模型29-30
• 3.3.2 HFW660排辊机组各部分介绍30-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 HFW660焊管成型段仿真研究33-45
• 4.1 拉伸试验33-34
• 4.2 有限元模型的建立34-36
• 4.2.1 几何模型34-35
• 4.2.2 模型属性的设定35
• 4.2.3 自由度的设定35
• 4.2.4 网格设置35-36
• 4.3 仿真结果的验证36-38
• 4.4 仿真结果分析38-44
• 4.4.1 待焊管坯等效塑性应变分析38-40
• 4.4.2 待焊管坯边部纵向应变分析40-41
• 4.4.3 焊前管型及边缘形态分析41-43
• 4.4.4 V形角的计算43-44
• 4.5 本章小结44-45
• 第5章 HFW660焊管焊接段仿真研究45-57
• 5.1 测温试验45-46
• 5.2 有限元模型的建立46-49
• 5.2.1 实体模型的建立46-47
• 5.2.2 材料的热物性47
• 5.2.3 单元的选择47
• 5.2.4 网格的划分47-48
• 5.2.5 时间步长和热源48-49
• 5.2.6 热力耦合的实现49
• 5.3 仿真结果的验证49-50
• 5.4 仿真结果分析50-56
• 5.4.1 焊接温度场分析50-52
• 5.4.2 周向热循环曲线分析52-53
• 5.4.3 等效应力探究53-56
• 5.5 本章小结56-57
• 第6章 结论与展望57-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-63
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文63

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本文编号：790635