新型特殊管材的性能和实验研究

摘要

在节能减排思想的指导下，探索在形状和性能具有特点的新型材料以代替现今社会上应用的普通材料，已成为科研工作的一个发展方向。微孔换热管用于埋在室内墙面或地面，使高压液体换热介质在其中流动，与热泵技术结合形成新一代建筑采暖系统。填芯钢管以低成本方式提高钢材的服役性能，达到节材效果。本论文以这二种特殊管材的成形过程为对象开展研究，主要工作进展如下：
　　(1)根据钢管的使用条件确定原材料材质，根据产品要求规格确定原料的规格以及尺寸公差。
　　(2)根据目标产品的规格，孔型设计要求、经验公式等，设计出满足要求的轧辊孔型。设计思想:根据轧件的变形程度确定每道次的成形角度，再根据冷弯变形的特点，轧件在厚度方向的中性面上轧件的长度不发生变化，从而可以确定每道次轧辊的辊型。
　　(3)采用数学方法计算出新型特殊管材的节能效率，从侧面验证其设计、生产的可应用性和必要性。
　　(4)利用设计的孔型进行特殊管材的成形实验，根据试验条件，摸索和改进实验方案轧制出满足要求的特殊钢管。
　　(5)为保证生产的钢管满足生产实践要求，对钢管进行一系列的力学性能测试。测试的内容主要包括:压弯实验、压扁试验、三点弯曲实验等。
　　(6)采用有限元模拟方法，对钢管的轧制过程和性能测试实验进行数值模拟，得到轧制过程的轧制力变化情况、轧制后轧件的应力—应变分布情况等，进而优化和改进研究方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 高频焊管应用简介

1．3 钢管生产方法

1．3．1 冷拔生产方法

1．3．2 冷弯成形生产方法

1．4 冷弯成形国外研究进展

1．4．1 国外理论研究的进展

1．4．2 国外工艺的发展现状

1．5 我国冷弯成形研究现状

1．5．1 国内理论研究的进展

1．5．2 国内钢管成形工艺的发展现状

1．6 本文研究内容

第2章 原料选择及轧辊孔型设计

2．1 原料材质、尺寸选择

2．2 原料尺寸偏差的选择

2．3 轧辊孔型设计

2．3．1 轧辊孔型设计基础

2．3．2 轧辊孔型尺寸计算

2．3．3 轧辊孔型画法及孔型图

2．3．4 配辊图

2．4 本章小结

第3章 填芯管材的承载能力与节材效果分析

3．1 填芯管材的特点

3．1．1 填芯法简介

3．1．2 填芯管材生产工艺

3．1．2 填芯管材特点

3．2 填芯管材节能计算

3．2．1 计算理论依据

3．2．2 填芯管材弹性模量的计算

3．2．3 填芯管材较棒材节能效果计算

3．2．4 填芯管材较管材节能效果计算

3．3 本章小结

第4章 微孔换热管轧制实验研究

4．1 实验材料性能确定

4．2 微孔换热管轧制实验

4．2．1 原料尺寸确定及标记

4．2．2 第一道次轧制

4．2．3 第二道次轧制

4．2．4 第三道次轧制

4．2．5 第四道次轧制

4．2．6 第五道次轧制

4．2．7 第六道次轧制

4．2．8 轧制结果分析

4．3 微孔换热管弯曲实验研究

4．3．1 弯曲半径、弯曲角度计算依据

4．3．2 微孔换热管弯曲实验

4．3．3 实验结果及分析

4．5 本章小结

第5章 填芯脚手架钢管实验研究

5．1 脚手架简介

5．2 实验材料与实验方法

5．2．1 试样长度规格的确定

5．2．2 实验样品的制备

5．2．3 实验方案及实施

5．3 实验结果及分析

5．3．1 压扁实验

5．3．2 压弯实验

5．3．3 三点弯曲实验

5．4 本章小结

第6章 有限元数值模拟

6．1 微孔换热管轧制过程有限元模拟

6．1．1 定义模型的几何形状

6．1．2 指定边界条件和施加载荷

6．1．3 第四孔型辊缝为2mm轧制过程模拟

6．1．4 第四孔型辊缝为4mm轧制过程模拟

6．1．5 第五孔型轧制模拟

6．1．6 第六孔型轧制模拟

6．2 填芯管材压弯实验有限元模拟

6．2．1 填芯管材的几何模型

6．2．2 模拟过程及其结果分析

6．3 本章小结

第7章 结论

参考文献

致谢