螺旋焊管成型參數的優(yōu)化設計.pdf

1、螺旋焊管由于其投資成本低、制造設備重量輕、生產效率高、帶鋼寬度小等特點,在世界上得到了較快的發(fā)展。但是,螺旋焊管的成型過程中,帶鋼要經過非常復雜的彈塑性大撓度彎曲變形,涉及到幾何非線性、材料非線性和接觸非線性,其理論解析十分困難,目前還沒有統(tǒng)一的數學模型。同時,由于螺旋焊管在變形理論上屬于彈塑性大變形過程,而大變形彈塑性有限元法還不完善,導致應用現有配置的計算機進行成型過程數值模擬計算量大、計算時間相當長,使得關于螺旋焊管成型參數的研究

2、很少。所以研究螺旋焊管的成型參數與成型質量的關系,并且在此基礎上進行螺旋鋼管焊接機的改進設計具有重要意義。本論文以螺旋焊縫鋼管焊接機的研制任務為背景,主要研究了螺旋焊管的成型參數與成型質量的關系。首先,應用梁的塑性彎曲工程理論對螺旋焊管成型過程中的成型角和調型參數進行理論分析,得到了成型角和調型參數的數學模型。理論研究表明,要生產Φ426mm×8mm,欲使焊縫間隙τ≤0.5mm,直徑偏差小于1%,應使成型角變化Δα≤1.86′；為使焊接

3、后螺旋焊管產生零彈復或很小的彈復,在調型過程中,須使三輥彎板機構中的下輥在理論圓周位置的基礎上上升一個位移量。其次,以大型有限元分析軟件ABAQUS/Explicit為平臺,采用大變形彈塑性有限元方法,按平面變形問題,對三輥彎板機構板材成型過程進行了數值模擬。分析結果表明,帶鋼在三輥彎板成型機構成型過程中,經歷了明顯的彈塑性混合變形和彈性回復兩個階段,這與理論分析相一致。同時,可以針對不同的加工要求進行數值模擬,得出對實際生產實踐具有指