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谈谈大口径直缝焊管JCO成形有限元和关键工艺参数优化

收藏本文 2024-01-25 点赞:5678 浏览:13644 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着我国国民经济的迅速进展,社会对石油、天然气的需求量每年都在不断增加,管道运输作为能源输送的主要方式之一,其焊管成形方式以及成形质量也由此受到了社会的广泛关注。近年来,尽管国内许多专家学者对JCOE直缝焊管做了探讨,并取得很多重要探讨成果;但对于直缝焊管JCO成形历程中关键工艺参数与焊管成形质量联系的探讨较少;由此,为提升JCOE直缝焊管生产效率,减少焊管成形所需成形道次,也为可以得到成形质量更好的JCOE直缝焊管,本论文将对大口径直缝焊管JCO成形历程中关键工艺参数进行探讨。首先,本论文基于大口径直缝焊管JCO成形工艺特点,建立了直缝焊管JCO几何规划模型,利用该模型推导出了板料单次折弯时的目标折弯卷角,为后续JCO工艺参数探讨提供了基础。基于直缝焊管JCO成形弯曲平面应变特点建立了二维直缝焊管JCO成形有限元模型,并通过实验验证了有限元模型的可行性。其次,本论文通过有限元模拟技术与正交试验相结合的办法,对大口径直缝焊管JCO成形历程中关键工艺参数(预弯上模渐开线基圆半径、预弯上模渐开线终止角度、JCO成形上模曲率半径、JCO成形下模曲率半径、成形下模间距以及成形道次)与直缝焊管成形质量指标(椭圆度、JCO曲率半径最大偏差、预弯曲率半径最大偏差)和成形难易程度(最大成形力)的变化联系做了探讨;通过对模拟结果数据的方差浅析和图形浅析,明确了各工艺参数对JCO成形管坯的椭圆度、JCO曲率半径最大偏差、预弯曲率半径最大偏差以及最大成形力的影响强弱次序联系以及变化规律。最后,本论文根据模拟结果利用modeFRONTIER软件建立了JCO工艺参数优化模型;优化后,对所得到的Pareto解中不同成形道次下椭圆度最好的工艺参数优化案例进行了模拟浅析,结果发现:模拟结果与优化结果在直缝焊管成形质量指标和成形难易程度方面都基本吻合,证明优化结果可靠。通过对优化结果的浅析,本论文给出了最佳的JCO工艺参数优化案例,该案例既可以保证JCO成形管坯成形质量同时也可以满足企业利润最大化要求。关键词:大口径JCOE直缝焊管论文工艺参数论文有限元技术论文正交试验论文优化论文

    摘要4-5

    Abstract5-9

    第1章 绪论9-16

    1.1 引言9-10

    1.2 JCOE 直缝焊管成形工艺10-12

    1.2.1 预弯工艺10-11

    1.2.2 JCO 工艺11-12

    1.2.3 机械扩径工艺12

    1.3 JCOE 工艺国内外探讨概述及探讨近况12-14

    1.3.1 国内外 JCOE 工艺探讨概述12-13

    1.3.2 JCOE 工艺探讨近况13-14

    1.4 主要探讨内容、探讨策略及技术路线14-16

    1.4.1 本课题主要探讨内容14-15

    1.4.2 本课题探讨策略15

    1.4.3 技术路线图15-16

    第2章 JCO 几何规划模型与有限元模型16-26

    2.1 板料自由弯曲成形基本论述16-18

    2.1.1 未包覆弯曲成形16-17

    2.1.2 包覆弯曲成形17-18

    2.2 JCO 几何规划模型及确定 JCO 成形折弯卷角18-21

    2.2.1 JCO 成形特点浅析18-19

    2.2.2 JCO 几何规划模型19-20

    2.2.3 JCO 成形折弯卷角20-21

    2.3 JCO 有限元模型21-25

    2.3.1 ABAQUS 有限元软件介绍21

    2.3.2 JCO 有限元模型的建立21-25

    2.4 本章小结25-26

    第3章 基于实验的 JCO 有限元模型可行性浅析26-33

    3.1 直缝焊管 JCO 成形实验26-29

    3.1.1 实验目的26

    3.1.2 实验原理26

    3.1.3 实验案例26-27

    3.1.4 实验材料及设备27

    3.1.5 实验材料 Q235 力学性能27-28

    3.1.6 实验结果28-29

    3.2 实验用 JCO 有限元模拟及结果浅析29-32

    3.2.1 实验用有限元模型的建立29-31

    3.2.2 有限元计算与结果浅析31-32

    3.2.3 误差浅析32

    3.3 本章小结32-33

    第4章 大口径直缝焊管 JCO 成形工艺参数探讨33-54

    4.1 JCO 成形历程工艺参数的确定33-34

    4.1.1 预弯工艺参数33

    4.1.2 JCO 成形工艺参数33-34

    4.2 JCO 成形管坯成形指标的确定34-35

    4.3 有限元模拟试验案例设计与结果浅析35-53

    4.3.1 正交试验设计35

    4.3.2 结果浅析35-53

    4.4 本章小结53-54

    第5章 基于遗传算法的直缝焊管 JCO 工艺参数优化54-70

    5.1 遗传算法介绍54-55

    5.2 优化模型的建立55-64

    5.2.1 mode FRONTIER 软件介绍55-56

    5.2.2 优化参数的设计56-59

    5.2.3 响应面浅析模型与误差浅析59-63

    5.2.4 优化案例流程图63-64

    5.3 优化结果浅析64-68

    5.3.1 优化结果64-65

    5.3.2 优化结果可行性浅析65-68

    5.4 本章小结68-70

    结论70-72

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