V150油套管热矫直弹塑性有限元模拟与矫直参数优化

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1、分类号UDC密级编号十-初大学CENTRALSoUTHUNIVERSITY硕士学位论文论文题目V150油套管热矫直弹塑性有限元学科、专业研究生姓名导师姓名及专业技术职务模拟与矫直参数优化材鲨婆．担王一王．．猩⋯⋯⋯～邓云醅李红英教授＼’原创性声明㈨IIITlrlrllll!IIIf；Y19155663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在论

2、文中作了明确的说明。作者签名：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，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、缩印或其它首段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：导师签名盔堕生．日期：一年一月中南大学硕十学位论文摘要本文基于弹塑性犬变形有限元理论，利用高性能计算机平台，建立了VISO油套管热矫直三维有限元模型，动态模拟了V150油套管的矫直过程，分析了油套管在矫直过程中典型位置的应力应变分布，应变类型、应力应变变化过程以及周向残余应力大小分布，并通

3、过X射线衍射法测量了油套管内表面的周向残余应力。根据田口方法对压弯量、压扁量、倾斜角等矫直参数进行了优化稳健设计，采用望小特性之SN评估了椭圆度和平直度的品质特性，并考虑了油套管的初始椭圆度和矫直后椭圆度沿轴向分布、平直度沿周向分布三种干扰因素。实验结果表明，周向残余应力测量结果为．130MPa～．-480MPa，有限元计算结果为．189m驴．489MPa，两者吻合良好，表明有限元模型是可靠的；油套管进入第l对矫直辊时，横截面应力应变分布具有轴对称性，经过第2、3对矫直辊时，横截面上应力应变分布不具有轴对称性，脱离矫直辊后，内外表面应力应变较大，管壁中部应力应变较小，内表

4、面压缩变形占主导，外表面拉伸变形占主导。油套管脱离矫直辊后，内外表面应力应变较大，管壁中部应力应变较小；横截面同一角度内外表面的轴向应力应变时间历程曲线具有相同的变化规律，在拉应力与压应力之间循环变化，与之相隔180。的内外表面的应力应变时间历程曲线变化规律正好相反；横截面同一角度内外表面的周向应力时间历程曲线变化规律相反，并且表现出相反的残余应力；压扁矫正过程优化分析中，第l对辊压扁量为不重要因子，第3对辊压扁量为较重要因子，第2对辊压扁量为最重要因子，压扁量的最优组合为1．4Innl，4．0mm，2．6mm；矫直优化分析中，压扁量与倾斜角为不重要因子，压弯量为蕈要因子

5、，最优参数组合为45mm，4．Omm，3l。；以较优的矫直参数进行矫直后，V150油套管椭圆度和不平度大大降低，实现了矫直参数的优化。关键词：V150油套管；热矫直；弹塑性有限元；残余应力；田口方法中南大学硕E学位论文ABSTRACTInthisPaper,three．dimensionalfiniteelementmodelofhot-straighteningprocessforV150tubingandcasingwasestablishedbasedonfiniteelementtheoryofelastic．plasticlargedeformation．Acc

6、ordingtOthismodel，straighteningprocessofthetubewassimulateddynamicallyandanalyzethestress-straindistribution，straintypeandchangeprocessofstressandstraininthetypicalpositionsandcircumferentialdirectionsresidualstress．Inaddition，circumferentialdirectionsresidualstressofinnersurfaceofthetube

7、wasalSOmeasuredbyⅪmtocomparewiththeresultsfromfiniteelementsimulation．Optimizationdesignandrobustdesignhavebeencarriedoutforstraighteningparameters，suchasflatteningrate，intermeshandtiltangleeta1．byTagnchimethod，usingSNratio(smaller-the—bettercase)toevaluatetheeffect