超薄壁筒形件变薄旋压过程稳定性研究

摘要

美国西屋公司开发的核电技术AP1000是世界上最先进的第三代核电技术，其采用的非能动安全设计理念使安全性和可靠性得到显著提高。国务院决定引进AP1000技术，并通过消化、吸收和再创新的方式实现先进压水堆核电站自主化。应用于AP1000核主泵的屏蔽套属于超薄壁筒形零件，制造精度要求较高。因此，屏蔽套的精密成形技术是制约核主泵国产化的关键技术之一。
　　 本文对超薄壁筒形件变薄旋压进行数值模拟与实验研究。利用MSC.Marc软件建立了三维弹塑性有限元反旋模型，分析了超薄壁筒形件旋轮前的鼓形现象，研究了鼓形失稳的形成机理，得到了工件尺寸、减薄率、进给率、旋轮尺寸等参数对鼓形高度的影响规律。
　　 根据数值模拟结果，提出了实现超薄壁筒形件稳定旋压的工艺措施:大进给率预旋以实现边界条件稳定、筒坯自由端内侧起旋以实现初始条件稳定、三旋轮错距旋压以实现流变过程稳定。通过有限元模拟研究了相关参数对边界条件和初始条件的影响，得到了合适的工艺参数，并分析了三旋轮错距旋压时的金属流变行为。
　　 最后通过旋压实验验证了超薄壁筒形件的鼓形失稳机理与规律的正确性，以及实现稳定旋压的工艺措施的合理性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 课题来源与意义

1．3 屏蔽套成形工艺路线选择

1．4 变薄旋压基础

1．4．1 旋压工艺分类

1．4．2 变薄旋压三个阶段

1．4．3 变薄旋压三个区域

1．4．4 锁模环现象

1．4．5 变薄旋压变形规律

1．4．6 变薄旋压影响因素分析

1．4．7 旋压件典型缺陷与防止措施

1．5 变薄旋压研究现状

1．6 本课题主要的研究内容

第二章 超薄壁筒形件变薄旋压有限元模拟

2．1 引言

2．2 弹塑性有限元理论

2．2．1 非线性问题的有限元

2．2．2 弹塑性有限变形的有限元基本方程

2．3 有限元模型建立

2．3．1 几何模型

2．3．2 几何建模与网格划分

2．3．3 材料特性定义

2．3．4 接触条件定义

2．3．5 边界条件定义

2．4 有限元模拟结果

2．5 鼓形失稳机理分析

2．6 主要参数对超薄壁筒鼓形高度的影响

2．6．1 工件尺寸对鼓形高度的影响

2．6．2 旋压工艺参数对鼓形高度的影响

2．7 本章小结

第三章 超薄壁筒形件稳定旋压工艺措施

3．1 引言

3．2 边界条件稳定研究

3．2．1 进给率对边界条件的影响

3．2．2 压下量对边界条件的影响

3．3 初始条件稳定研究

3．3．1 起旋速率对初始条件的影响

3．3．2 圆角半径对初始条件的影响

3．4 流变过程稳定研究

3．4．1 错距旋压简介

3．4．2 有限元模型建立

3．4．3 有限元模拟结果

3．5 本章小结

第四章 超薄壁筒形件变薄旋压实验

4．1 引言

4．2 超薄壁筒形件鼓形失稳机理与规律验证

4．2．1 实验目的

4．2．2 超薄壁大径厚比筒形件旋压实验

4．2．3 超薄壁小径厚比筒形件旋压实验

4．3 超薄壁筒形件稳定旋压工艺措施验证

4．3．1 实验目的

4．3．2 工件与实验设备

4．3．3 进给率对筒形件预旋成形的影响

4．3．4 起旋方式对筒形件成形的影响

4．4 本章总结

第五章 全文总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

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