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螺旋焊管成形与焊接过程有限元分析

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目前,我国油气类输送线路用管主要是螺旋缝埋弧焊管。本文采用有限元仿真的方法,就螺旋焊管三辊弯曲成形和焊接成形这两步过程的变形规律及其相关问题进行了研究,以期提高螺旋焊管的生产效率及产品质量。本文以工程有限元软件ABAQUS为平台,对螺旋焊管的成形过程进行了数值模拟研究。

首先,基于Python编程语言完成了螺旋焊管弯曲有限元模型的参数化程序设计,分析确定了合适的数值模拟参量。其次,详细分析了螺旋焊管成形过程中主要工艺参数与管径偏差之间的变化规律,并以拉丁超立方试验设计为样本建立了螺旋焊管弯曲成形的径向基响应面预测模型,初步揭示了成形工艺参数组合对管径偏差影响关系,并给出了优选成形工艺参数组合。

最后,基于螺旋焊管焊接工序过程,在ABAQUS中建立了简化的三维焊接模型。揭示了螺旋焊管内外焊接过程中温度场和应力场的演变规律,获得了管坯焊接成形后的残余应力分布特征。焊接速度决定着螺旋焊管生产效率,在文章最后研究焊接速度对焊接成形的影响,给出不同焊速下残余应力分布情况。通过对螺旋焊管成形过程的数值仿真分析,总结得出了一些成形规律,为螺旋焊管成形工艺参数的设定和优化提供有益的参考。

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