V150油套管熱矯直彈塑性有限元模擬與矯直參數優(yōu)化.pdf

1、本文基于彈塑性大變形有限元理論,利用高性能計算機平臺,建立了V150油套管熱矯直三維有限元模型,動態(tài)模擬了V150油套管的矯直過程,分析了油套管在矯直過程中典型位置的應力應變分布,應變類型、應力應變變化過程以及周向殘余應力大小分布,并通過X射線衍射法測量了油套管內表面的周向殘余應力。根據田口方法對壓彎量、壓扁量、傾斜角等矯直參數進行了優(yōu)化穩(wěn)健設計,采用望小特性之SN評估了橢圓度和平直度的品質特性,并考慮了油套管的初始橢圓度和矯直后橢圓度

2、沿軸向分布、平直度沿周向分布三種干擾因素。實驗結果表明,周向殘余應力測量結果為-130MPa～-480MPa,有限元計算結果為-189MPa～-489MPa,兩者吻合良好,表明有限元模型是可靠的;油套管進入第1對矯直輥時,橫截面應力應變分布具有軸對稱性,經過第2、3對矯直輥時,橫截面上應力應變分布不具有軸對稱性,脫離矯直輥后,內外表面應力應變較大,管壁中部應力應變較小,內表面壓縮變形占主導,外表面拉伸變形占主導。油套管脫離矯直輥后,內外

3、表面應力應變較大,管壁中部應力應變較小;橫截面同一角度內外表面的軸向應力應變時間歷程曲線具有相同的變化規(guī)律,在拉應力與壓應力之間循環(huán)變化,與之相隔180°的內外表面的應力應變時間歷程曲線變化規(guī)律正好相反;橫截面同一角度內外表面的周向應力時間歷程曲線變化規(guī)律相反,并且表現(xiàn)出相反的殘余應力;壓扁矯正過程優(yōu)化分析中,第1對輥壓扁量為不重要因子,第3對輥壓扁量為較重要因子,第2對輥壓扁量為最重要因子,壓扁量的最優(yōu)組合為1.4 mm,4.0 mm