jcoe成形残余应力研究分析

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1、个人收集整理仅供参考学习第四章大口径直缝焊管JCOE成型工艺参数研究4.1大口径直缝焊管JCOE成型过程板料变形特征分析焊管圆度以及管内残余应力地大小和分布状况是判断JCOE大口径直缝焊管成型质量好坏地两个最重要地指标.了解大口径直缝焊管JCOE成型过程中管内残余应力地变化趋势及变化规律对于研究大口径直缝焊管JCOE成型工艺参数有着重要指导作用；此外，通过对焊管在机械扩径过程中管型变化特点分析，还可以了解到扩径率与焊管圆度地变化关系，对进一步分析JCO成型管坯圆度要求有利.b5E2RGbCAP4.1.1大口径直缝焊管JCO成型过程管内残余应力变化规律研究利

2、用大口径直缝焊管JCOE成型过程有限元模型模拟25个成型道次下直缝焊管地JCOE成型过程，根据文献[1]中对于预弯工艺地研究介绍以及大口径直缝焊管JCO成型理论模型和JCO成型工艺特点得出模拟所需地相关数据如下：p1EanqFDPw表4—1模拟参数明细表预弯成型道次12345678910111225直边长度mm30成型卷角（°）23.2211.211.211.211.211.211.211.211.211.211.211.211.2预弯卷角(°)15.97压下mm90.389.789.589.589.589.589.589.589.589.589.589.

3、589.5下图为模拟所得JCO成型后管坯Mises应力图和等效应变图：Mises应力图等效应变图图4—1JCO成型后管坯Mises应力图和等效应变图由图可见，无论是JCO成型后管内残余应力还是JCO成型后管坯圆周位置上各点等效应变都呈现出间断式、交替变换出现地变化规律，除两个预弯圆弧段以外，整个管坯被均匀分为23个区段，总区段数与成型道次一致，这种残余应力及等效应变分布规律说明JCO成型管坯残余应力及变形特征与成型道次相关；JCO成型后管内残余应力分布不均匀、沿板料厚度方向残余应力大小变化也不一致.下图为JCO成型后管坯内外表面残余应力随圆周位置变化地曲线

4、图及局部放大图：DXDiTa9E3d15/15个人收集整理仅供参考学习图4—2内外表面残余应力分布图图4—2中，红线表示地是JCO成型后管坯内表面上残余应力，黑线表示地是JCO成型后管坯外表面上残余应力.由于在JCO成型过程中，板料中性层以外地部分始终受拉而中性层内侧地部分则相反始终受压；因此，JCO成型后管坯残余应力外表面为拉应力，而内表面为压应力.从图中可以看出：JCO成型管坯除预弯段以外其余各部分内外表面残余应力都呈现出近似波形地变化规律，最大残余应力大约为300Mpa，最小残余应力近似为0Mpa；此外，波峰处呈现出一段残余应力变化不大地近似稳态区间

5、，曲线波峰波谷地变化速度快.以上残余应力大小及分布特点一方面更加清楚地反映出JCO成型管坯在沿管坯圆周位置变化方向上残余应力分布不均匀地现象；另一方面，残余应力在波峰波谷间地急剧变化也说明JCO成型管坯残余应力处于一种十分不稳定地状态，焊管存在潜在变形地危险.RTCrpUDGiT为进一步清楚地了解JCO成型后管内残余应力沿板料厚度方向地分布情况，根据JCO成型管坯残余应力重复变化地规律任意选取一个成型道次完成后，板料在三个不同截面位置上地残余应力变化图如下：5PCzVD7HxA15/15个人收集整理仅供参考学习图4—3板料厚度方向残余应力分布图由图4—3中

6、可以看出：板料变形区即截面1和截面2所在区域残余应力呈现出W形状地变化规律，中性层附近地残余应力值最大，管坯内外表面处残余应力次之，且内表面残余应力尚略大于外表面残余应力.中性层附近残余应力较大主要是由于成型加载过程中板料中性层附近材料发生弹性变形，卸载后弹性变形未能得到及时、有效释放地结果.再由15/15个人收集整理仅供参考学习截面3可以看出：板料在未发生塑性变形区域地残余应力呈现出M形状地变化规律，管坯内外表面残余应力大于中性层附近地残余应力，且残余应力值相对变形区要小得多.jLBHrnAILg由此可见，JCO成型管坯残余应力在沿板料厚度方向上分布仍然

7、不均匀，对成型管坯稳定性也有较大影响.4.1.2机械扩径过程管内残余应力及等效应变变化规律研究机械扩径是大口径直缝焊管JCOE成型工艺地一个必不可少地工序，其目地主要在于对JCO成型管坯进行整圆、矫直、扩径及减小并均布管内残余应力.因此，为了充分了解JCO成型管坯在机械扩过程中管内残余应力及等效应变变化规律，本文分别选取了三种不同扩径率对JCO成型管坯进行扩径，三种扩径率分别对应机械扩径时地三种状态即整圆结束、扩径结束及管型变形.扩径率如下表所示：xHAQX74J0X表4—2扩径率明细表状态整圆结束扩径结束管型变形扩径率%0.81.21.7整圆是机械扩径首

8、先要实现地目地.研究整圆结束时管内残余应力及等效应变分布规律有助于