螺旋焊管成型參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、螺旋焊管由于其投資成本低、制造設(shè)備重量輕、生產(chǎn)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(jīng)過非常復(fù)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(shù)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(dǎo)致應(yīng)用現(xiàn)有配置的計算機進行成型過程數(shù)值模擬計算量大、計算時間相當長,使得關(guān)于螺旋焊管成型參數(shù)的研究

2、很少。所以研究螺旋焊管的成型參數(shù)與成型質(zhì)量的關(guān)系,并且在此基礎(chǔ)上進行螺旋鋼管焊接機的改進設(shè)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(wù)為背景,主要研究了螺旋焊管的成型參數(shù)與成型質(zhì)量的關(guān)系。首先,應(yīng)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(diào)型參數(shù)進行理論分析,得到了成型角和調(diào)型參數(shù)的數(shù)學模型。理論研究表明,要生產(chǎn)Φ426mm×8mm,欲使焊縫間隙τ≤0.5mm,直徑偏差小于1%,應(yīng)使成型角變化Δα≤1.86′；為使焊接

3、后螺旋焊管產(chǎn)生零彈復(fù)或很小的彈復(fù),在調(diào)型過程中,須使三輥彎板機構(gòu)中的下輥在理論圓周位置的基礎(chǔ)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(gòu)板材成型過程進行了數(shù)值模擬。分析結(jié)果表明,帶鋼在三輥彎板成型機構(gòu)成型過程中,經(jīng)歷了明顯的彈塑性混合變形和彈性回復(fù)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(shù)值模擬,得出對實際生產(chǎn)實踐具有指