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消磁套管热揻弯曲过程

来源:  作者:  发布时间:2019-01-09 浏览量:1640

消磁套管热揻弯曲过程

针对该工艺涉及多物理场耦合问题,提出了一种适用的有限元模拟方法。使用动态加载实现了工件运动过程中的感应加热,利用ANSYS/Multiphys模块实现了对管坯连续感应加热冷却过程的模拟,消磁套管针对不同感应线圈宽度、不同冷却器间距下感应加热工况进行有限元模拟,得到不同工况下的管材轴向温度分布情况。利用Gleeble-3500对X80管线钢进行了热模拟实验,根据不同温度下的应力应变曲线得到材料力学参数。利用LS-DYNA 对热揻弯曲过程进行了有限元分析,解决了热揻弯曲工艺中涉及的热—固”

耦合问题,实现了管坯在运动稳态温度场下塑形弯曲的过程。以消磁套管弯曲结束后管材壁厚变化、截面椭圆度、挠曲为主要判断标准,研究了推进速度、相对弯曲半径、相对厚度、支撑轮位置等弯曲工艺参数对于管材成形质量的影响。基于温度场模拟得到温度分布结果,对不同温度分布工况的塑性成形过程模拟,通过对弯曲后管材成形质量分析得出,环向均匀冷却条件对于管材弯曲外侧减薄、弯曲内侧增厚、弯曲截面椭圆度的控制及中性层位移都有明显改善效果,通过对高温区宽度管材成形质量对比得到较为理想的高温区宽度。进一步对周向差异冷却方式优化得到四分区差异冷却对椭圆度控制较理想,内外侧差异冷却对减薄率控制较理想,同时对两种冷却方式的合理范围进行了探究。消磁套管应用ANSYSWorkbenchAWE软件的FatiguTool工具箱和S-N曲线,分别用Goodman直线模型、Gerber抛物线模型、Soderberg直线模型和S-N直线模型的平均应力修正法,对S型波纹管进行疲劳寿命分析,得到波纹管在各种工况下的疲劳寿命,从而进行波纹管的优化设计.主要介绍了波纹管寿命分析的一般思路及其力学原理.经试验验证:有限元法能够很好地模拟金属波纹管的疲劳寿命,精度也大大高于经验公式,同时也为波纹管寿命分析开辟了新的研究途径.Linux操作平台下应用FA ST_wmg有限元前后处理软件对机械密封焊接金属波纹管膜片建立了有限元模型并进行了非线性有限元分析.同等条件下对焊接金属波纹管采用了S型膜片和V型膜片,并分别进行了有限元强度评价和对比分析.结果表明,两种膜片最大应力集中都在膜片两端周围发生.这与文献所叙述的波纹管的主要失效发生在膜片两端与焊谷接近的部位非常吻合,但是,同样边界条件下,同样位移量时S型膜片最大应力值比V型膜片最大应力值小,压缩量大.管材弯曲加工作为一种重要的塑性成形方式。

油气输送、航空航天、工程机械、管道工程等领域有着重要地位。随着西气东输管道工程的开展,大口径高强度薄壁管的需求量越来越大,同时对管材加工工艺提出了更高的要求。管材在热揻弯曲的工艺过程中容易出现弯曲外侧减薄量过大、弯曲内侧失稳起皱、弯曲截面畸变等质量缺陷,因此通过研究热揻弯管工艺中弯曲工艺参数以及温度场分布对于实际生产具有重要指导意义。建立了热揻弯管工艺的简化模型,一定简化条件下分析了弯曲过程中的受力状态,得到轴向推力以及支撑轮支反力的表达式,对弯曲过程中的截面扁化现象进行了分析。


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