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ERW管的成型过程分析仿真及机械性能试验研究
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摘要
ERW直缝焊管以其尺寸精度高、壁厚均匀、生产率高、抗压性能和综合力学性能好以及射孔不裂等优点而具有很大的发展潜力和市场竞争力。目前,ERW管已正在向原属无缝钢管应用的领域进军,已广泛应用于石油、天然气、水、煤气和矿浆等流体长距离输送和油井套管。因此,对ERW管的生产工艺和成型过程的研究,以及成型工艺对ERW焊管质量及机械性能的影响的研究,有着重要的意义。
     本文综述了ERW焊管的特点,国内外应用、生产发展情况;对ERW管成型机组进行了简单介绍;分析研究了ERW管的成型工艺及各项参数,ERW管成型原理和板料参数的确定,并对成型过程中可能出现的影响情况做出介绍分析;利用样条有限条法,通过将连续体的离散化,构造位移函数,对由刚度矩阵、载荷矩阵得到的平衡方程求解,从而由理论上分析ERW焊管成型过程中的应力应变情况;运用ANSYS/LS-DYNA动态模块,对ERW焊管的成型过程进行建模、模拟,进行全流程的仿真,结合仿真结果分析研究ERW管成型过程的应力应变情况;最后,对成品ERW管取样进行压扁试验、拉伸试验和弯曲试验,并根据数理统计的方法处理实验数据,求得各项数据的概率密度曲线,得到较为精确的试验结果,对试验结果进行分析研究成品管的各项机械性能。
     本文将ERW管成型过程的理论分析,过程仿真以及成品管的机械性能试验研究相结合,对ERW焊管生产的全流程进行分析研究,为ERW焊管生产工艺的改进发展打下基础。
ERW longitudinally welded pipe has great development potential and market competitiveness for its excellence of great dimensional precision, symmetrical wall thickness, high productivity, good compression resistance capability and comprehensive mechanical properties and without perforation cracks. Now the ERW pipe is coming into the field seamless steel tube is used before, and has been used in long distance transportation of petroleum,natural gas, water, gas, pulp, etc. , and oil well casing. So it is important to study the production process of ERW pipe and how the process affects quality and mechanical properties of ERW pipe.
     This paper summarized characteristics, applications at home and abroad, situation of production and development of ERW pipe; Introduced the generating unit; analyzed and studied the forming process and parameter of the pipe; Studied the forming principle and how to confirm sheet metals’parameters, analyzed the situation may appear in the production process and the effects of it; Studied the situation of stress and strain in the forming process in the abstract by spline finite strip method through continuum discretization, structuring displacement function, solving balance equation confirmed by stiffness matrix and loading matrix; Modeling for forming process of ERW pipe and study the result of simulation made by ANSYS/LS-DYNA dynamic module. Analyzed the stress and strain in the forming process by simulation; Selected samples of ERW pipe, then made flattening test, tensile test and bending test. Deal with the test date in mathematical statistics method, in this way the probability density curve of the date can be made. According to the probability density curve, accurate test date can be got. Study and analyze mechanical properties of ERW pipe through the accurate test date.
     The theoretical analysis of forming process, simulation of forming process and mechanical property test hang together in this paper, the whole forming process was studied and analyzed. That made foundations for the development of ERW pipe’s production process.
引文
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