中厚壁方管冷弯效应及残余应力研究

发布时间：2017-08-01 19:07

  本文关键词：中厚壁方管冷弯效应及残余应力研究

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【摘要】：冷弯型钢具有形状截面均匀、产品质量高、能源消耗低和经济效益好等特点,此外,具有很高的稳定性和易替代性,使得冷弯型钢产品在建筑、车辆制造工业、矿山机械工业、道桥建设工业等方面得到了广泛应用。随着冷弯型钢用量越来越大,行业内对型钢的性能越来越关注。本文将以十种不同规格型号方管为对象,着重研究冷弯效应对中厚壁方管力学性参数的影响以及总结方管外壁残余应力的分布规律。文中进行材性实验的方管从钢材等级、截面尺寸、板料厚度等方面均存在差异性,实验结果能较充分代表冷弯中厚壁方管的性能。从实验中得到如下结论：(1)冷弯成形后方管平板和圆角部位强度较之于母材都有所提高,圆角部位强度较之平板也有提高,而且提高值与方管壁厚、截面尺寸等都有相关性；(2)焊缝平板区的屈服强度和极限强度比对边平板以及两侧平板高,考虑到成形工艺的不同,强度提高值差别也比较大；(3)冷弯成形产生的冷弯效应使得方管截面不同部位的延伸率都有所降低,而且受冷弯效应影响越大的部位,延伸率下降越明显,延伸率的变化规律与强度值提高规律存在负相关性。随后又对规格为100mm×100mm×6mm的“直接成方”和“圆成方”工艺方管进行了金相实验,得到方管平板部位,圆角部位和焊缝部位的组织图像,然后测量组织内晶粒的粒径以及分析焊缝组织成分的相变,从微观角度解释方管截面各部位宏观性能参数变化的原因。焊接微观组织结果说明“圆成方”工艺焊接热影响区宽度小于“直接成方”工艺,焊接压力抑制了奥氏体晶粒长大,使“圆成方”工艺方管焊接冷却后获得较为细小均匀的晶粒。最后,通过盲孔法研究了冷弯方管外表面的残余应力,发现成形工艺对方管纵向残余应力影响明显,对横向残余应力影响较小；而且,随着方管截面尺寸增大,方管各部位残余应力值会随之减小。
【关键词】：方管 冷弯效应 力学性能 微观组织 残余应力
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG306;TG40
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 国内外冷弯型钢的发展状况9
• 1.2 冷弯型钢在工程领域的应用状况9-10
• 1.3 冷弯型钢的冷弯效应研究现状10-14
• 1.3.1 国内外冷弯效应的研究状况11-13
• 1.3.2 冷弯型钢构件的残余应力13-14
• 1.4 课题来源14
• 1.5 本文研究的主要内容14-16
• 第二章 中厚壁冷弯方管的材性实验16-46
• 2.1 材性实验概述16-17
• 2.2 拉伸试样和夹具设计17-22
• 2.2.1 平板试样设计18
• 2.2.2 圆角试样设计18-22
• 2.3 实验方案与过程22-28
• 2.3.1 实验方案22
• 2.3.2 平板拉伸实验22-25
• 2.3.3 圆角拉伸实验25-28
• 2.4 实验数据与结果分析28-44
• 2.4.1 试样拉伸实测值28-36
• 2.4.2 方管各部位强度变化规律36-37
• 2.4.3 成形工艺对方管强度的影响37-38
• 2.4.4 板材厚度对方管强度的影响38-39
• 2.4.5 截面尺寸对方管强度的影响39-40
• 2.4.6 试样的延伸率40-44
• 2.5 本章小结44-46
• 第三章 中厚壁冷弯方管的微观组织实验研究46-57
• 3.1 引言46
• 3.2 实验取样和实验方法46-47
• 3.3 平板金相实验结果和分析47-50
• 3.4 圆角金相实验结果和分析50-52
• 3.5 焊接微观组织实验结果与分析52-55
• 3.5.1 焊缝微观组织分析53-54
• 3.5.2 过热区微观组织分析54-55
• 3.5.3 重结晶区微观组织分析55
• 3.6 本章小结55-57
• 第四章 中厚壁冷弯方管的残余应力研究57-66
• 4.1 引言57
• 4.2 冷弯型钢残余应力的产生原因及测量原理57-61
• 4.2.1 残余应力的产生原因和分类57
• 4.2.2 残余应力的测量方法57-61
• 4.3 残余应力实验过程61-62
• 4.3.1 实验材料和方案61
• 4.3.2 实验过程61-62
• 4.4 实验结果与分析62-65
• 4.4.1 等效残余应力结果与分析62-63
• 4.4.2 横向残余应力结果与分析63-64
• 4.4.3 纵向残余应力结果与分析64-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第五章 结论与展望66-68
• 参考文献68-71
• 在学期间的研究成果71-72
• 致谢72-73

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