碳钢不锈钢复合无缝钢管穿孔及多道次轧制成型过程的研究

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1、分类号：TG335．83密级：天津理工大学研究生学位论文碳钢／不锈钢复合无缝钢管穿孔及多道次轧制成型过程的研究(申请工程硕士学位)学科专业：机械工程研究方向：机械强度分析及现代设计理论作者姓名：王献抗指导教师：张玉华教授叶金铎教授2014年1月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’SDegreeStudytotheFormingProcessofCoositeSeamlessSteel勋beomoositeSeamlesseel1beol。。UCarbonSteel／StainlessSt

2、eelPiercingandMultiplePassRollingByXiankangWangSupervisorProf．YuhuaZhang，JinduoYeJanuary,2014独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特另tlDn以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天洼理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：王翔犬告元签字日期：幼烨年乙月2g日学位论文版权使用

3、授权书本学位论文作者完全了解墨盗墨墨盘望有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨盗垄墨太鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复本和电子文件。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：王栩犬概⋯铂旅易f．惭尹签字日期：即f牛年乙月乙g日签字日期：年摘要碳钢／不锈钢复合无缝钢管可充分发挥基材碳钢优良的机械力学性能及价廉特征和不锈钢优异的耐蚀性能，在石油、石化及海洋等腐蚀性较强的领域具有广泛的应用空间。研究碳钢／不锈钢复合无缝钢管成型过程对其成

4、型工艺及尺寸精度分析具有重要意义和应用价值。本文利用热一机耦合以及材料、几何和边界条件等多重非线性有限元法，应用高级非线性有限元软件MSC．Marc和网格重划分技术，对碳钢／不锈钢复合无缝钢管斜轧穿孔、碳钢／不锈钢复合无缝钢管斜轧以及多道次轧制成型过程进行了数值模拟。主要研究工作包括：(I)建立了碳钢／不锈钢复合无缝钢管两辊斜轧穿孔过程的有限元模型，在此基础上，建立了碳钢／不锈钢复合无缝钢管两辊斜轧过程的有限元模型，获得了斜轧过程的应力应变与温度场的分布、坯料运动轨迹及轧制过程中轧制力的变化规律，并对碳钢／不锈钢复合无缝钢管斜轧成形过程的机理进行了分析。(2)通过对钢

5、管Y型三辊两道轧机轧制成型过程的数值模拟，获得了钢管横截面金属流动的变形规律，冷连轧成型后钢管的残余应力分布规律。研究了不同轧制阶段时钢管外径、内壁、中间层的三向应力分布，以及应力分布对钢管直径和壁厚精度影响的机理。随后，在冷轧钢管残余应力的基础上，对存在初始残余应力的缸简在液压载荷作用下的承载能力进行了研究，与没有初始残余应力缸筒的承载能力进行了比较，分析了残余应力对液压缸承载能力的影响。数值计算结果表明，冷连轧钢管的残余应力能够降低液压缸简的环向和径向变形，这对于降低液压缸的磨损提高寿命以及提高液压缸的密封性能有利，但是残余应力也同时增大了液压缸筒外壁局部区域的等

6、效应力，对缸筒的强度会有一定的影响。(3)建立了碳钢／不锈钢复合无缝钢管Y型三辊两道次冷轧过程的有限元模型，获得了钢管横截面金属流动的变形规律。研究了不同轧制阶段时钢管外径、内壁、界面的三向应力分布，以及应力分布对碳钢／不锈钢复合无缝钢管直径和壁厚精度影响的机理。(4)建立了两道Y型三辊热轧无缝钢管成型过程的有限元模型，该模型能很好的模拟了钢管的轧制过程，获得了热轧过程的应力应变及温度场的分布情况。最后对碳钢／不锈钢复合无缝钢管热轧成型过程的仿真提出了研究方向。关键词：碳钢／不锈钢复合无缝钢管非线性有限元法斜轧穿孑L多道次轧制冷轧热轧AbstractThecarbon

7、steel／stainlesssteelcompositeseamlesssteeltubecantakeadvantageofcarbonsteelseamlesspipeexcellentmechanicalpropertiesandlowcostcharacteristicsandexcellentcorrosionresistanceofstainlesssteel，andhaveabroadapplicationspaceinthepetroleum，petrochemical，marineandsomeothercorrosiveterr