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冷拔内螺纹管成型过程的非线性有限元分析

作　者: 吴焕芳
导　师: 温殿英
学　校: 天津理工大学
专　业: 机械设计与理论
关键词: 内螺纹管冷拔计算机仿真螺纹形状畸变拉拔力
分类号: TG62
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 149次
引　用: 2次
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内容摘要

内螺纹管是一种热力学性能良好的异形管材,它被广泛地应用于大型电站锅炉。目前,生产内螺纹管的主要方法是短芯棒拉拔方法。在采用短芯棒冷拔内螺纹管成型过程中,管料不仅有直径和壁厚的变化,而且还有内螺纹的生成,因此变形区内金属的流动十分复杂。合理的设计拉拔模具和工艺参数,需要掌握拔管变形区内金属的流动规律。但是,对拔管成型过程的分析,在理论上属于弹塑性大变形问题,并且伴随有材料非线性,而且会因为接触状态变化带来接触非线性,使得进行理论分析十分困难。目前,对内螺纹管在拔制过程中金属流动规律的理论研究还未见公开报导。本文采用弹塑性大变形有限元法,应用大型非线性有限元分析软件MARC对冷拔内螺纹管的成型过程进行计算机仿真研究。主要研究工作包括以下内容:(1)应用三维弹塑性有限单元法模拟冷拔内螺纹管的拉拔过程。(2)应用三维弹塑性有限元模拟方法对冷拔内螺纹管成型过程中管料在变形区内的应力、应变状态进行分析,研究此过程中金属的流动情况及填充规律。(3)采用理论分析和有限元模拟方法研究芯棒与凹模的轴向相对位置对冷拔内螺纹管成型的影响规律。(4)采用有限元模拟方法研究不同芯棒倒锥角对凸筋高度、螺纹形状畸变程度、拉拔力以及管料外径的影响规律。通过分析,得到合理的芯棒倒锥角。(5)研究摩擦系数和螺纹头数对冷拔内螺纹管成型的影响,得出相应的影响规律。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
第一章绪论  8-15
  1.1 内螺纹管的生产方法  8-12
  1.2 国内外对冷拔内螺纹管的研究状况  12-14
  1.3 课题的来源及意义  14
  1.4 本文的主要研究内容及创新点  14-15
第二章冷拔内螺纹管仿真成型的理论知识及关键技术  15-37
  2.1 弹塑性有限元法概况  15-17
  2.2 大变形（弹塑性）有限元法基本理论  17-23
  2.3 计算机仿真工具——非线性有限元软件 MARC 介绍  23-25
  2.4 冷拔内螺纹管仿真关键技术  25-37
第三章冷拔内螺纹管的有限元建模及其仿真实现  37-46
  3.1 本课题利用的软、硬件环境  37
  3.2 仿真过程的研究方法  37-38
  3.3 有限元模型的提取  38-39
  3.4 有限元前处理工作  39-42
  3.5 有限元求解  42-45
  3.6 本章小结  45-46
第四章冷拔内螺纹管过程的仿真数据处理和结果分析  46-78
  4.1 管料在变形区的变形  46-48
  4.2 拉拔力的情况  48-49
  4.3 应力分布  49-52
  4.4 应变分布  52-60
  4.5 芯棒位置对内螺纹管拉拔成型的影响  60-70
  4.6 芯棒倒锥角对内螺纹管拉拔成型的影响  70-73
  4.7 摩擦系数对内螺纹管拉拔成型的影响  73-75
  4.8 螺纹头数对内螺纹管拉拔成型的影响  75
  4.9 本章小结  75-78
结论  78-79
参考文献  79-83
附录一  83-84
致谢  84-85

冷拔内螺纹管成型过程的非线性有限元分析

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