钢管压力矫直数学模型的研究

论文摘要

压力矫直是修复钢管弯曲变形的一种有效方法,压力矫直机具有结构简单,使用灵活的独特特点。由于压力矫直工艺理论系统的不完善以及工艺过程中矫直参数计算方法的不确定,工程中工人常依靠经验进行矫直,所以对于压力矫直工艺参数的研究是必要的。本文主要从以下几方面进行的研究:1)以弹塑性理论为基础,对钢管弯曲变形进行了研究,并对相关弯曲理论和公式进行整理和推导;2)对压力矫直过程中的矫直行程、矫直支点距和矫直压下力等重要参数进行了研究,分别从理论公式的推导、弹塑性变形机理和有限元仿真模拟等几个角度对矫直中的重要参数进行了研究,并对计算中得到的数据进行分析处理,对矫直重要参数的研究,数据一致,证明分析方法的正确性与实用性;3)矫直机的发展受到机构和模具的制约,因此本文以机构运动学和金属压力加工原理为依据,对压力矫直机的机构和矫直模具进行优化;4)提取实验中的数据与前述理论结果进行对比研究后,提出修正和加权的方法,对公式修正处理后,进行了压力矫直钢管控件系统的开发,分别设计出压力矫直机矫直钢管行程、支点距和压下力的计算系统。全文围绕压力矫直钢管中矫直参数:矫直行程、矫直支点距和矫直压下力进行研究,并对压力矫直机机构和模具进行了优化,研究内容有较强的实际意义,为钢管矫直和矫直机的设计提供重要的科学依据。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.2 压力矫直的研究内容、发展现状及发展趋势
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外先进自动矫直设备
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第二章 钢管压力矫直工艺理论
• 2.1 引言
• 2.2 概念释义
• 2.3 压力矫直问题的理论简化
• 2.3.1 弯曲形式的分析和简化
• 2.3.2 压力矫直研究基本假设
• 2.4 弯曲变形与应力
• 2.5 弹塑性弯曲理论基础
• 2.5.1 弹塑性弯曲的曲率
• 2.5.2 钢管的矫直曲率方程
• 2.6 钢管的弹塑性弯曲的弯矩
• 2.7 矫直压弯挠度的计算
• 2.8 压力矫直工艺的几个主要参数
• 2.8.1 压力矫直工艺流程
• 2.8.2 弯曲检测及压点位置
• 2.8.3 矫直行程
• 2.8.4 支点距离
• 2.8.5 矫直力
• 2.9 本章小结
• 第三章 钢管矫直参数数学模型的研究
• 3.1 引言
• 3.2 钢管矫直行程数学模型的研究
• 3.2.1 曲率、反弯挠度及矫直行程的数值计算
• 3.2.2 应用有限元软件ANSYS对压力矫直钢管过程进行仿真模拟
• 3.3 管钢压力矫直支点距数学模型的研究
• 3.3.1 反弯挠度与支点间距的关系
• 3.3.2 保证矫直效果下最小支点间距的确定
• 3.4 钢管矫直压下力数学模型的研究
• 3.4.1 基于经验公式对矫直力的研究
• 3.4.2 基于塑性变形条件对矫直力的研究
• 3.4.3 基于矫直理论公式对矫直力的研究
• 3.4.4 基于有限元对矫直力的研究
• 3.5 本章小结
• 第四章 压力矫直机机构设计探索及模具的研究
• 4.1 引言
• 4.2 压力矫直机机构的分析
• 4.3 矫直机机构的设计及优化研究
• 4.4 模具的优化
• 4.5 基于弹塑性理论对模具的分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 压力矫直钢管工艺实验研究及矫直系统开发
• 5.1 实验目的
• 5.2 压力矫直机实验台和实验研究
• 5.2.1 实验台及实验总体方案
• 5.2.2 研究方法和技术方案及步骤和可行性
• 5.3 实验数据
• 5.3.1 矫直行程实验数据研究
• 5.3.2 矫直压下力实验数据研究
• 5.4 压力矫直钢管矫直系统的开发
• 5.4.1 压力矫直机矫直钢管行程计算系统
• 5.4.2 压力矫直机支点距计算系统
• 5.4.3 压力矫直钢管压下力计算系统
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 今后展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录