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.pdf

1、封頭是鍋爐和壓力容器上的重要承壓元件,它廣泛應(yīng)用于電力、化工、石油、核能等行業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對(duì)能源尤其是電力需求的巨大增長(zhǎng),電站用鍋爐機(jī)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(guó)內(nèi)外對(duì)于大尺寸厚壁半球形封頭都采用熱成形法進(jìn)行加工。長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中,各企業(yè)形成了對(duì)封頭成形工藝的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算方法,但這些方法存在著較大的誤差,不能很好地指導(dǎo)實(shí)踐。本文采

2、用數(shù)值模擬的方法,對(duì)成形過(guò)程進(jìn)行模擬,對(duì)影響封頭成形質(zhì)量的主要工藝參數(shù)進(jìn)行分析與優(yōu)化。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外對(duì)于板料成形的研究進(jìn)展,以及厚壁封頭熱成形過(guò)程數(shù)值模擬的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀。指出了厚壁封頭熱成形過(guò)程數(shù)值模擬的重要意義。本文系統(tǒng)地進(jìn)行了鍋爐用DIWA353鋼在再結(jié)晶溫度以上,不同應(yīng)變速率條件下的高溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)。獲得了其高溫下的真應(yīng)力-真應(yīng)變數(shù)據(jù)。并據(jù)此求得了DIWA353鋼的熱變形激活能,考慮溫度及應(yīng)變速率對(duì)其流變應(yīng)力的影響,建立了高溫

3、下穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力的本構(gòu)方程。從而為有限元模擬提供了真實(shí)的材料性能數(shù)據(jù)。本文根據(jù)彈粘塑性有限元法的基本原理,利用DIWA353鋼高溫下的本構(gòu)方程,通過(guò)有限元軟件ABAQUS6.6-3對(duì)直徑2000mm,厚度130mm封頭的熱成形過(guò)程進(jìn)行了有限元模擬。分析了成形過(guò)程中的應(yīng)力、應(yīng)變、接觸力、厚度、溫度等的變化;從成形性,貼模性,回彈三方面對(duì)封頭的成形質(zhì)量進(jìn)行了評(píng)價(jià),并與真實(shí)加工測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比,與實(shí)際情況吻合較好。通過(guò)有限元模擬的方法,對(duì)影