多道次辊弯成形冷弯型钢残余应力有限元仿真与实验研究

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1、】902学校代码：10248学号：0040209032上海交通大学博士学位论文多道次辊弯成形冷弯型钢残余应力有限元仿真与实验研究研究生：曾国导师：来新民教授李淑慧教授学科：机械工程专业：车辆工程上海交通大学机械与动力工程学院UniversityCode：10248StudentNo：0040209032AdissertationsubmittedforthedegreeofDoctorofEngineeringScienceSIMULATIONANDEXPERIMENTALSTUDYONRESIDUALSTRESSESFORMUIjrI．STANDRoLL．FORMEDSECTIONSC

2、andidate：ZengGuoTutor：Prof．LaiXinminProf．LiShuhuiSubject：MechanicalEngineeringMajor：VehicleEngineeringSchoolofMechanicalandPowerEngineeringShanghaiJiaoTong^t上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本

3、声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：l勃虱日期：知7年／。月，严Et上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在——年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密邑(请在以上方框内打“4")学位论文作者签名：I『静虱指导教师签名：徘日期：歹即7年fc7月’尹日日期：加夕年r≈月‘垆日]上海交通大学博士学位论文答辩决议书

4、所在姓名曾国学号0040209032车辆工程学科指导教师来新民答辩2009．．10．．14答辩E海交通大学机械与动力工程学院主楼501日期地点一论文题目多道次辊弯成形冷弯型钢残余应力有限元仿真与实验研究投票表决结果：7／7／7(同意票数／实到委员数／应到委员数)答辩结论：哟过口未通过评语和决议：冷弯型钢的辊弯成形工艺复杂，各成形道次变形相互耦合，残余应力的分析与控制十分困难。论文开展多道次辊弯成形冷弯型钢残余应力有限元仿真与实验研究，选题具有重要的理论意义和实用价值。论文的主要工作和创新点如下：(1)建立基于隐式算法的多道次辊弯成形仿真方法，以解决隐式求解过程中的收敛性问题，为多道次辊弯

5、成形残余应力预测打下基础。(2)提出基于成形与合口两步仿真的闭1：3冷弯型钢仿真方法，．建立闭口冷弯型钢焊接过程完全热力耦合三维仿真模型，实现闭1：3冷弯型钢残余应力预测。：‘(3)开展闭1：3冷弯型钢残余应力实验研究，确定径厚比等关键参数对闭口冷弯型钢残余应力分布的影响规律，为制定冷弯型钢残余应力规范提供数据支持。论文条理清楚，理论分析正确，实验数据详实，表明论文作者已经掌握本学科坚实宽广的基础理论和系统深入的专门知识，具有较强的独立科学研究工作能力。论文已达到博士学位论文的要求。在答辩中，思路清晰，回答问题正确。经答辩委员投票表决，一致通过曾国同学的博士学位论文答辩，并建议授予工学博

6、士学位。．￡锄躯睇。：‘纠晕，D月／4日职务姓名职称单位签名主席钟廷修教授上海交通大学参嬲答丢船砂臻辩委员郑松林教授上海理工大学委委员郁兹教授·上海宝钢建筑设计院砰锔口-贝溅仑会委员陈关龙教授上海交通大学成懈侉员委员姚振强教授上海交通大学签委员来新民教授上海交通大学锬仄，名■励寰委员李淑慧教授上海交通大学一，秘书赵亦希副教授上海交通大学翔．老’I多道次辊弯成形冷弯型钢残余应力有限元仿真与实验研究摘要冷弯型钢具有断面均匀、生产率高、能源消耗低等优点，在汽车、建筑和桥梁等行业具有广泛的应用前景。由于冷弯型钢往往作为结构的主要承载部件，其残余应力是决定结构安全系数和服役性能的关键要素。而冷弯型

7、钢的辊弯成形工艺是一个反复加载、卸载的过程，各成形道次变形相互耦合，变形区不断变化，特别是闭口冷弯型钢制造还涉及到热力耦合的焊接过程，影响成形质量的工艺参数众多，残余应力的分析与控制十分困难。由于理论上缺乏系统的仿真分析和预测方法，工程上缺少成熟的残余应力行业标准和规范，限制了我国冷弯型钢在大型工程上的应用。本文以多道次辊弯成形冷弯型钢为研究对象，采用数值仿真和实验分析相结合的手段对多道次辊弯成形工艺产生的残余应力进行了深入的研究。