内高压成形过程中TRIP钢无缝管微观组织演变实验与模拟研究

摘要

在社会倡导节能低碳的大背景下，运输机械向着轻量化方向发展。利用空心构件代替实心构件是减轻运输机械重量的主要方法之一。内高压成形技术作为一种制造空心轻体构件的先进制造技术，越来越受到人们的关注。另一方面，在材料研究领域，相变诱发塑性钢因同时具有良好的强度和韧性，在运输机械领域具有广泛的应用。将TRIP钢技术引入钢管制造领域，制造的TRIP钢无缝管具有良好的综合力学性能。
　　本课题来源是中央高校基本业务科研费国家培育种子基金项目(项目编号:N130403013)，“TRIP钢无缝管内高压成形中微观组织演变机理”，本文在TRIP钢无缝管内高压成形实验和有限元模拟的基础上，研究其在变形过程中的变形行为和微观组织演变规律，论文主要工作内容如下:
　　(1)本文在阅读大量国内外文献的基础上，分别阐述了TRIP钢的特性及内高压成形的原理特点，分析了它们的研究现状及应用现状。
　　(2)利用金相显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射等对TRIP钢无缝管液压自由膨胀变形后不同实验条件下试样各部位的微观组织进行观察，并使用X射线衍射仪确定相应残余奥氏体的体积分数，分析不同变形条件液压自由膨胀过程中TRIP钢无缝管微观组织变化规律。
　　(3)建立TRIP钢无缝管内高压成形过程有限元模型，结合相同变形条件下的实验结果，验证所建有限元模型的可靠性。
　　(4)利用建立的有限元模型，对TRIP钢液压自由膨胀过程进行有限元模拟，将模拟结果与相同条件实验结果相结合，分析变形条件对TRIP钢无缝管微观组织演变的影响规律。并提出适合该TRIP钢无缝管的最佳加载路径。
　　(5)为了研究TRIP钢无缝管在复杂应力应变条件下的变形行为，本文对T形三通管内高压成形过程进行了有限元模拟研究，建立了多组T形三通管内高压成形有限元模型，分析了成形过程中钢管的应力、应变和壁厚分布情况，以及轴向进给、内压及摩擦系数对TRIP钢无缝管在内高压成形过程中变形行为的影响。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 相变诱发塑性钢

1．2．1 相变诱发塑性钢的发展状况

1．2．2 TRIP钢组织和力学性能的关系

1．2．3 TRIP钢的应用

1．2．4 TRIP钢无缝管的开发研究

1．3 内高压成形工艺的原理与特点

1．3．1 内高压成形工艺概述

1．3．2 内高压成形工艺原理

1．3．3 内高压成形工艺的优缺点

1．4 管材内高压成形研究现状

1．4．1 管材内高压成形国外研究现状

1．4．2 管材内高压成形国内研究现状

1．4．3 管材内高压成形的实际应用现状

1．5 课题研究意义及内容

1．5．1 研究目的及意义

1．5．2 研究的主要内容

2．1 材料

2．2 实验方法

2．2．1 TRIP钢无缝管液压膨胀成形实验

2．2．2 光学显微镜观察

2．2．3 扫描电镜分析

2．2．4 X射线衍射分析

2．2．5 电子背散射衍射分析

2．3 本章小结

第3章 TRIP钢无缝管液压膨胀过程实验

3．1 引言

3．2 成形前微观组织分析

3．3 成形后微观组织分析

3．3．1 金相显微组织分析

3．3．2 扫描电镜分析

3．3．3 XRD分析

3．3．4 EBSD分析

3．4 本章小结

第4章 TRIP钢无缝管液压膨胀过程的力学分析

4．1 引言

4．2 几何模型分析

4．3 力学分析

4．3．1 基本假设

4．3．2 应力分析

4．3．3 应变分析

4．4 本章小结

第5章 TRIP钢无缝管液压膨胀成形有限元模拟

5．1 引言

5．2 有限元模型

5．2．1 有限元软件介绍

5．2．2 有限元模型的建立

5．3 无缝管液压膨胀成形过程分析

5．3．1 工艺参数设定

5．3．2 模型的实验验证

5．3．3 TRIP钢无缝管液压膨胀成形过程中应变变化与微观组织变化的关系

5．3．4 加载路径对TRIP钢无缝管液压膨胀成形质量的影响

5．4 本章小结

第6章 TRIP钢无缝管T形三通管内高压成形有限元模拟

6．1 引言

6．2 有限元模型的建立及网格划分

6．3 T形三通管成形过程及数据分析

6．3．1 工艺参数设定

6．3．2 模拟结果及分析

6．4 影响T形三通管内高压成形的参数分析

6．4．1 轴向进给速度的影响

6．4．2 最大内压的影响

6．4．3 摩擦系数的影响

6．5 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

致谢