直缝焊管预成形段动力显式仿真分析

"直缝焊管的排辊成形是一种复杂的工艺，涉及到明显的非线性变形。这篇2008年的论文由蒋劲茂、李大永等人发表于上海交通大学学报，研究了预成形段的动力显式仿真，以揭示板带成形规律。他们针对直径406mm的焊管，建立了一个弹塑性大变形有限元模型，并应用动力显式算法进行仿真。仿真结果分析了预成形段管坯的等效塑性应变分布和几何变形，并通过实际测量开口度和板宽来验证模型的准确性。研究发现，最大塑性变形发生在带钢边缘，其次是中心区域和与粗成形轧辊接触的区域，弯边轧辊对边缘变形影响最大。关键词包括排辊成形、直缝焊管、开口度和等效塑性应变。" 这篇论文详细探讨了直缝焊管制造过程中预成形段的动态行为。直缝焊管是由带钢通过一系列滚轮的连续成形和焊接而成的钢管，其排辊成形工艺是其中的关键步骤。在这个过程中，带钢经过多个阶段的变形，最终形成管状结构。由于成形过程中的非线性特性，例如材料的弹塑性变形和接触应力的不均匀分布，使得精确预测和控制成形过程变得相当困难。 论文中建立的弹塑性大变形有限元模型是一个强大的工具，它能模拟材料在受力下的弹性变形和塑性流动。这种模型考虑了材料在变形过程中的塑性应变，以及由此导致的几何变化。通过动力显式算法，研究人员可以实时追踪和分析这些变形过程，从而更深入地理解带钢如何在不同阶段被塑造。 预成形段是成形流程的初始部分，主要任务是将带钢初步塑造成接近管形的结构。仿真结果显示，这个阶段的最大塑性变形集中在带钢边缘，这是由于弯边轧辊的作用，它们对带钢边缘施加了显著的弯曲力，促使边缘向内折叠。同时，带钢中心和与粗成形轧辊接触的区域也经历了显著变形，但相对边缘区域较小。 此外，论文还通过测量开口度（即管坯的宽度变化）和板宽来验证仿真的准确性和实用性。开口度是评估成形质量的重要指标，它反映了带钢在经过预成形段后的宽度变化情况。板宽的变化则可以反映带钢在成形过程中的横向收缩。 这项研究为直缝焊管的排辊成形提供了有价值的理论基础和实践指导，对于优化工艺参数、提高产品质量和减少生产成本具有重要意义。通过这样的仿真分析，制造商可以更好地预测和控制成形过程，从而实现更高效、更精确的生产。