HFW焊管排辊成型预成型段ANSYS有限元分析.pdf

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1、第37卷第1期武汉科技大学学报Vo1．37，No．12014年2月JournalofWuhanUniversityofScienceandTechnologyFeb．2014HFW焊管排辊成型预成型段ANSYS有限元分析皮大光，李立新，张静，苏雨萌，袁翔(武汉科技大学材料与冶金学院，湖北武汉，430081)摘要：对6508mm焊管排辊成型机组的预成型建立有限元模型，利用ANSYs有限元软件进行HFw焊管排辊成型预成型段动态仿真。结果表明，弯边区域板带在咬入阶段产生的等效应力较稳定阶段大；预成型段弯边辊对板带边部变形的贡献最大，最大塑性变形发生在板带的边缘和中心；板带边缘无边浪和鼓

2、包产生。动态仿真精度满足工程应用需要。关键词：焊管；排辊成型；预成型；ANsYs／I~DYNA；等效应力；等效塑性应变中图分类号：TG376．9文献标志码：A文章编号：1674—3644(2014)01-0014一O4HFW焊管具有生产效率高、制造成本低、尺样的双线性硬化模型回归曲线求取均值，得到寸精度高、外型美观及应用广泛等优点，近年来在X60管线钢的屈服强度为464MPa，切线模量为国内焊管行业得到了迅速发展l_1]。HFW焊管排509MPa，试样密度p一7．8×10。kg／m。，泊松比辊成型技术是通过在水平成型辊之间配置的多个u一0．3。连续小辊(排辊)，使得板带边缘能够沿

3、着一条平滑自然的变形路径成型，从而减小边缘的回弹变形。]。HFW焊管排辊成型的优点是扩大了成品范围、减少了板带边缘伸长量，缺点是对于大、岂中口径HFW焊管容易产生边浪和鼓包现象，成材率较低，因此对于大、中口径的HFW焊管排辊成型技术生产过程的仿真研究极为重要。焊管成型过程包括纵向、横向的弯曲和切变，属于高度非线性变形问题Ⅲ4]。本文基于ANSYS应变／％动力显示弹塑性有限元方法_[]，对4,508mm管预图1X60管线钢双线性硬化模型回归拟合曲线Fig．1Regressionfittingcurveofbilinearhardeningmodel成型过程进行仿真，利用ANsYs二

4、次开发功能，forX60piplelinesteel通过界面输入预设辊花参数，建立排辊成型有限元模型，调用LS—DYNA求解器进行动态仿真计2排辊成型有限元模型的建立算_6]，得出板带的等效应力和等效塑性应变，通用ANSYS参数化APDL语言编写出绘制过对不同位置开口度和截面变形几何形状的实测辊花图的命令流，在有限元模型中，取成型板带的验证动态仿真的准确性。尺寸为6000mm×1598mm×6．35mm。西5081材料模型的建立mm管预成型段辊花图如图2所示。辊花图的建立考虑下山量。通过输入板带的宽度、厚度及力采用X60管线钢作为模拟板材。对X60管学性能参数(屈服强度、切线模量

5、等)建立板带的线钢试样进行拉伸实验，根据所得应力一应变曲线材料模型。通过输入每个成型位置的弯曲边长、回归拟合材料的双线性硬化模型，视实验数据与弯曲半径及角度和工作辊径建立轧辊的几何模双线性模型对应数据点的流动应力差平方和最小型。HFW焊管排辊成型过程预成型段有限元模时获得的模型为最佳模型]。X60管线钢双线性型如图3所示。硬化模型回归拟合曲线如图1所示。通过多个试收稿日期：2o13-0903作者简介：皮大光(1988)，男，武汉科技大学硕士生．E—mail：pdg2007@126．corn通讯作者：李立新(1963)，男，武汉科技大学教授，博士生导师．E—mail：linovo@

6、126．corn2014年第1期皮大光。等：HFW焊管排辊成型预成型段ANSYS有限元分析17[53王军杰，蒋劲茂，李大永，等．ERW焊管辊弯成型过5结语程的动态仿真研究[J]．塑性工程学报，2007，14(5)：23—25，37．弯边区域板带在咬入阶段产生的等效应力较[63白亚斌，李立新，贺方平，等．ANSYS二次开发在冷稳定阶段大；预成型段弯边辊对板带边部变形的弯仿真分析中的应用[J]．钢铁研究，2008，36(5)：贡献最大，最大塑性变形发生在板带边缘和中心29—31．区域；板带边缘无边浪和鼓包产生。利用AN—[-72蒋劲茂，李大永，彭颖红，等．直缝焊管排辊成型中SYS有限

7、元软件进行HFW焊管排辊成型预成预成形段的动力显式仿真[J]．上海交通大学学报：型段动态仿真精度满足工程应用需要。自然科学版，2008。42(9)：1444—1447．[8]胡盛德，刘勇，贾余超，等．厚壁型钢冷弯应力分参考文献析[J]．武汉科技大学学报，2012，35(3)：174177，[1]赖兴涛，崔俊．HFW焊管制管各工序质量控制[J]．185．焊管，2O10，33(10)：60—64．I-9]白亚斌．基于ANSYS二次开发辊弯仿真[D]．武汉：E2]史文超，李大永，彭颖红