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多层复合管液压胀接原理与工艺研究

作　者: 李明亮
导　师: 王卫卫
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 复合管双金属残余接触压力流动应力
分类号: TB331
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 29次
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内容摘要

金属复合管是由两种以上不同的金属管复合而成的一种新型管材，综合利用了内外管不同材料的特性，具有广泛的应用前景。而对于海洋输送管道一类的管道要求内外壁均具有良好的耐蚀性能，目前的双层复合管不能满足使用要求。本文针对三层或多层管液压同步复合进行了研究。运用弹塑性理论，探讨并证明了三层或多层同步复合的可行性，研究了多层同步复合时的主要工艺参数，推导出了三层金属复合管胀管压力与残余接触压力之间的理论解析公式，并利用Marc有限元分析软件对复合管材胀接成形的理论推导进行了验证。依据胀接复合管原理，考虑了材料力学性能对复合管塑性胀接复合的影响，研究发现影响复合管液压胀接成形的主要因素是内外管弹性模量和流动应力，这两个参数决定了胀后内外管弹性回复量的大小，并且提出了多层同步复合时各管在理论上能够实现液压胀接复合的理论条件(?)分析了外管变形性质对残余接触压力的影响，给出了复合管出现过胀的材料判断依据。通过对实验，理论和模拟结果的分析，得出复合管材液压胀接合适的理论公式和工艺参数。设计了并制造出了适合实验研究的复合管液压成形装置,利用该装置进行了双层和三层复合管的液压胀接试验，验证了前述理论分析与数值模拟的结果，并进一步根据实验结果对装置进行了改进设计。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
主要符号  5-8
第1章绪论  8-21
  1.1 引言  8-17
    1.1.1 复合管材的生产工艺  9
    1.1.2 熔化复合法  9-10
    1.1.3 焊接法  10-12
    1.1.4 冷成形法  12-17
  1.2 国内外的研究现状及分析  17-20
    1.2.1 管材液压（内高压）胀形工艺研究进展  17-19
    1.2.2 液压胀接复合成形理论研究进展  19-20
  1.3 本文的主要研究内容  20-21
第2章复合管液压胀接的弹塑性力学分析  21-38
  2.1 引言  21
  2.2 三层复合管成形的应力应变分析  21-27
    2.2.1 三层管胀接加载时管材的应力应变  22-24
    2.2.2 三层管胀接卸载后管材的应力应变  24-25
    2.2.3 三层管胀接压力与残余接触压力的公式  25-27
  2.3 双层复合管成形的应力应变分析  27-31
    2.3.1 复合管变形形阶段的应力应变状态  27-28
    2.3.2 复合管成形后的应力应变状态  28-29
    2.3.3 成形液压力Pi 与残余接触压力Pc * 的关系式  29-31
  2.4 材料匹配力学分析  31-36
    2.4.1 外管弹性变形  33-34
    2.4.2 外管弹塑性变形  34-36
  2.5 本章小结  36-38
第3章复合管液压胀接实验装置的设计  38-50
  3.1 引言  38
  3.2 常温液压胀接模具  38-43
    3.2.1 挡板的设计  40
    3.2.2 堵头的设计  40-41
    3.2.3 密封系统的设计  41-43
  3.3 高温液压胀接模具的设计  43-48
    3.3.1 堵头的设计  45-47
    3.3.2 密封方法的改进  47-48
  3.4 加载设备简介  48-49
  3.5 本章总结  49-50
第4章复合管液压胀接的数值模拟  50-70
  4.1 引言  50
  4.2 胀接模拟的弹塑性有限元基本理论  50-53
    4.2.1 有限元法的基本理论  50-51
    4.2.2 弹塑性本构关系  51-53
    4.2.3 Marc 仿真分析软件简介  53
  4.3 数值模拟中的两个关键技术问题  53-55
    4.3.1 接触分析  53-54
    4.3.2 摩擦条件  54-55
  4.4 有限元模型的建立及边界条件处理  55-57
    4.4.1 胀接复合管的简化模型  55-56
    4.4.2 有限元网格生成  56
    4.4.3 载荷和边界条件处理  56-57
  4.5 双层管数值模拟与理论求解结果比较分析  57-64
    4.5.1 接触压力与胀管压力之间关系的验证  57-59
    4.5.2 残余接触压力与胀管压力之间关系的验证  59-61
    4.5.3 复合管外管塑性变形对胀接强度的影响  61-62
    4.5.4 复合管长度与收缩量的关系  62-64
  4.6 三层管数值模拟与理论求解结果比较分析  64-69
    4.6.1 接触压力与胀管压力之间关系的验证  64-67
    4.6.2 残余接触压力与胀管压力之间关系的验证  67-69
  4.7 本章小结  69-70
第5章复合管液压胀接实验  70-79
  5.1 引言  70
  5.2 实验材料  70
  5.3 实验装置的安装与调试  70-71
    5.3.1 实验的主要步骤  71
  5.4 实验结果  71-78
    5.4.1 胀接实验装置密封的改进  72-73
    5.4.2 复合管胀接实验  73-76
    5.4.3 双层复合管结合强度检测  76-78
  5.5 本章小结  78-79
结论  79-80
参考文献  80-84
致谢  84

多层复合管液压胀接原理与工艺研究

内容摘要

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