环形件冷弯成形新技术开发

发布时间：2017-09-15 16:28

  本文关键词：环形件冷弯成形新技术开发

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【摘要】：PHC管桩作为桩基材料,在高层建筑、民用住宅、桥梁、公路、港口码头、大型设备等工程基础建设中具有重要的作用。端头板作为PHC管桩两端不可缺少的金属环形构件,其成形工艺及质量的好坏直接关系到管桩的质量和使用寿命,进而影响到建筑物的使用寿命和人身财产的安全。以此为背景,本课题进行了端头板等环形件的冷弯成形理论和仿真技术的研究,并在自主设计的环形件专用成形设备上进行了工艺实验,以开发端头板等环形件节能降耗的生产工艺新技术。针对端头板等环形件的冷弯过程,本文从理论分析、数值模拟和工艺试验三个方面入手:首先,进行了环形件冷弯成形过程的理论分析,建立了环形件成形过程中中性层半径、应力应变以及弯曲回弹的理论计算公式。第二,针对课题室自主研制的专用成形设备的基本工作原理和成形工艺,基于MSC.MARC和Ansys有限元分析软件,建立了端头板毛坯环形件连续弯曲成形的三维非线性仿真模型,经过对有限元分析结果和具体试验结果的比较,验证了有限元分析模型的正确性。利用有限元仿真分析了弯曲成形过程中塑性变形区的稳定性问题、成形支撑辊位置对变形区影响的问题。并通过对大量的不同的弯曲成形工况的分析,得到了变形工件厚度、高度和中性层位置随相对弯曲半径和相对厚度的变化规律,根据分析结果,给出了一定条件下的厚度变化的解析公式。同时考虑金属变形的弹性恢复,分析了变形条件对成形工件内孔直径变化量的影响。第三,进行了端头板毛坯的预设计,解决了弯曲成形过程中的近净成形问题。并进行了成形工艺实验,得到了较为理想的环形件毛坯,为符合工程应用标准的端头板等环形件产品的生产做好了铺垫。
【关键词】：数值模拟 冷弯 专用成形设备 端头板 新技术
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题研究背景概述10-11
• 1.2 PHC管桩端头板的质量要求概述11-12
• 1.3 端头板生产工艺现状12-13
• 1.4 环形件成形理论研究进展13-15
• 1.5 本课题的研究内容和方法15-17
• 第2章 环形件冷弯成形理论分析与计算17-28
• 2.1 冷弯成形过程基本假设17
• 2.2 冷弯成形过程理论分析与计算17-26
• 2.2.1 冷弯成形加载卸载过程分析17-18
• 2.2.2 中性层变化的理论分析与计算18-19
• 2.2.3 成形应力应变分析19-22
• 2.2.4 弯曲回弹的理论分析和计算22-26
• 2.3 本章小结26-28
• 第3章 弯曲成形过程数值模拟28-51
• 3.1 成形机工作原理介绍28-29
• 3.2 环形件毛坯的成形机理分析29-30
• 3.3 有限元建模30-32
• 3.3.1 建模与网格划分30-31
• 3.3.2 材料定义31-32
• 3.3.3 边界条件与载荷步的设定32
• 3.4 冷弯数值仿真结果分析32-50
• 3.4.1 塑性变形区域稳定性的分析34-37
• 3.4.2 环形件毛坯成形过程横断面变形规律的分析37-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 环形连冷弯成形仿真系统的开发51-56
• 4.1 引言51
• 4.2 有限元仿真系统介绍51-55
• 4.2.1 APDL简介51-52
• 4.2.2 环形件冷弯成形仿真系统的设计52-55
• 4.3 结论55-56
• 第5章 成形机设备的介绍与实验研究56-66
• 5.1 引言56
• 5.2 环形件成形设备的介绍56-60
• 5.2.1 环形件成形机的工作原理介绍56-59
• 5.2.2 成形机主要性能参数及工艺参数介绍59-60
• 5.3 环形件冷弯成形实验研究60-65
• 5.3.1 实验目的60
• 5.3.2 实验方法及结果60-65
• 5.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果70-71
• 致谢71

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本文编号：857641