厚壁大尺寸半球形封頭熱成形數(shù)值模擬和參數(shù)優(yōu)化論文

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1、國內圖書分類號：TG306國際圖書分類號:620工學碩士學位論文厚壁大尺寸半球形封頭熱成形數(shù)值模擬與參數(shù)優(yōu)化碩士研究生：王新慶導師：侯珍秀教授申請學位：工學碩士學科、專業(yè)：機械電子工程所在單位：機電工程學院答辯日期：2007年7月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學ClassifiedIndex：TG306U.D.C.:620DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringNUMERICALSIMULATION&PARAMETERSOPTIMIZATIONOFTHEHOTFORMINGPROCESSFORALARGE-SCALETHICK-WALLE

2、DSEMI-SPHERICALHEADCandidate：WangXinqingSupervisor：Prof.HouZhenxiuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MechatronicsEngineeringAffiliation:SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence:July,2007Degree-Conferring-Institute:HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文摘要封頭是鍋爐和壓力容器上的

3、重要承壓元件,它廣泛應用于電力、化工、石油、核能等行業(yè)。隨著經濟的發(fā)展，對能源尤其是電力需求的巨大增長,電站用鍋爐機組容量由100MW發(fā)展到1000MW，鍋爐汽包的壓力也由3.82MPa發(fā)展到27.56MPa。封頭的壁厚及尺寸隨之趨于大型化，目前，國內外對于大尺寸厚壁半球形封頭都采用熱成形法進行加工。長期的生產實踐中，各企業(yè)形成了對封頭成形工藝的經驗計算方法，但這些方法存在著較大的誤差，不能很好地指導實踐。本文采用數(shù)值模擬的方法，對成形過程進行模擬，對影響封頭成形質量的主要工藝參數(shù)進行分析與優(yōu)化。本文首先介紹了國內外對于板料成形的研究進展，以及厚壁封頭熱成形過程數(shù)值模擬的國內研究

4、現(xiàn)狀。指出了厚壁封頭熱成形過程數(shù)值模擬的重要意義。本文系統(tǒng)地進行了鍋爐用DIWA353鋼在再結晶溫度以上，不同應變速率條件下的高溫熱壓縮實驗。獲得了其高溫下的真應力-真應變數(shù)據。并據此求得了DIWA353鋼的熱變形激活能，考慮溫度及應變速率對其流變應力的影響，建立了高溫下穩(wěn)態(tài)流變應力的本構方程。從而為有限元模擬提供了真實的材料性能數(shù)據。本文根據彈粘塑性有限元法的基本原理，利用DIWA353鋼高溫下的本構方程，通過有限元軟件ABAQUS6.6-3對直徑2000mm，厚度130mm封頭的熱成形過程進行了有限元模擬。分析了成形過程中的應力、應變、接觸力、厚度、溫度等的變化；從成形性，貼

5、模性，回彈三方面對封頭的成形質量進行了評價，并與真實加工測得的數(shù)據進行了對比，與實際情況吻合較好。通過有限元模擬的方法，對影響封頭熱成形質量的主要工藝參數(shù)進行了研究，采用極差分析的方法分析了不同工藝參數(shù)對封頭減薄率的影響規(guī)律。通過方差分析的方法對各個影響因素的顯著性進行了評價。在選定參數(shù)的變化范圍內，摩擦的影響最為顯著。關鍵詞鍋爐封頭；數(shù)值模擬；本構方程；高溫熱壓縮；工藝參數(shù)-I-哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文AbstractHeadisanimportantcomponentofboilerandpressurevesselwhichisusedtobeargreatpress

6、ure.Itiswidelyusedinelectricpowerstations,chemicalfactories,petroleumindustries,nuclearstationsandotherfields.Alongwitheconomicdevelopment,particularlyintheenergyfield,electricitydemandisgrowingtremendously.Thecapacityofgeneratorhasdevelopedfrom100MWto1000MW.Boilerpressurehasincreasedfrom3.82

7、MPato27.56MPa.Thethicknessandsizeofheadtendtobelarge.Atpresent,large-sizethick-walledsemi-sphericalheadwasproducedbyhotformingindomesticandabroad.Theprocessingenterpriseshaveformedtheoreticalcalculationmethodontheheadformingprocessfromlong-te