钢管空拔成型的数值模拟及周向残余应力分析

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1、中图分类号UDCTG335．7l62l硕士学位论文学校代码10533密级公开钢管空拔成型的数值模拟及周向残余应力分析NumericalSimulationofTubenSinkDrawingandAnalysisofCircumferentialResidualStress作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：副指导教师：黄小青机械工程机械设计及理论机电工程学院唐华平赵平生论文答辩日期2111主翊!砂多答辩委员会主中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标

2、注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：叫日期：4年』月上日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。日期

3、：盈旺年—￡月罩日钢管空拔成型的数值模拟及周向残余应力分析摘要：无缝钢管在国民经济中广泛应用于管道输送、机械制造、地质钻探、化学高压容器等。钢管空拔过程中的周向应力及拔制后周向残余应力均较大，容易导致纵裂缺陷，这使得钢管成为废品，市场竞争力下降，并造成严重资源浪费。随着计算机技术的发展，通过数值模拟分析空拔钢管周向残余应力产生的原因并以此对工艺参数进行优化，不仅可以节省大量资源，而且对实际生产也具有很好的指导意义。本文应用非线性有限元理论针对拔制过程中周向应力以及拔制后周向残余应力导致纵裂缺陷问题进行如下研究：运用APDL参数化语言建立了钢管空拔过程的动态参数化有限元

4、模型，分析了拔制过程中钢管应力、拔制力变化情况，利用ANSYS显．隐顺序求解技术计算了钢管拔制后残余应力分布。测量拔后截面尺寸，试验测试拔制力和残余应力，拔制力、拔后截面尺寸以及残余应力计算结果与实测值接近，验证了本模型的可靠性以及本文分析方法的可行性。分析了钢管拔后周向残余应力的形成原因以及各拔制参数对周向残余应力的影响，提出减小周向残余应力的措施。利用双模拔制原理，设计一种新拔模克服了双模拔制的不足，减小了钢管拔后周向残余应力。针对将尺寸为①38x3的来料管拔制成西30x3的成品管，采用正交试验确定新拔模最优拔制参数(前、后接触段锥角，分配系数)，利用仿真试验验证

5、了优化结果的可靠性，优化后最大周向残余应力由原来的229MPa减小为209MPa，减小了空拔管纵裂的可能性。图48幅，表14个，参考文献74篇。关键词：冷拔钢管；残余应力；有限元法；正交试验分类号：TG335．71NumericalSimulationofTubenSinkDrawingandAnalysisofCircumferentialResidualStressABSTRACT：Seamlesssteeltubeiswidelyappliedtoducting，machinerymanufacturing，geologicalrig，chemicalhighp

6、ressurecontainerandSOon．Butduringthehollowsinkingprocess，thelargercircumferentialresidualstressiSeasytocauselongitudinalcrackdefects．Thismakesthesteeltobeascrap，getlessmarketlesscompetitive，andthenwasteofresourceseverely．AlongwiththedevelopmentofcomputertechnologyandFiniteElementanalysi

7、s．wecananalysisthecausesofcircumferentialresidualstressinhollow．sinkingprocessbynumericalsimulationandoptimizetheprocessparametersonthis．Fordoingthis，wenotonlycansavealotofresources，butalsohaveverygoodguidingsignificancefortheactualproduction．ThispaperiSaimedonthelongitudinalcr