中频感应加热大直径管材热应力分析

摘要

大型推制式液压弯管机中，中频感应加热参数与液压缸超低推制速度的匹配是影响弯管质量的关键问题之一，中频感应加热参数的探究变得尤为重要。鉴于实际工况中磁-热．力多场耦合的复杂性，本文使用数值仿真与数学优化的方法对X80管线钢感应加热过程中各工艺参数对加热效果的影响进行了分析和优化，并以优化后的加热参数进行数值仿真，分析感应加热时管材中热应力的分布规律，确保弯管的弯制质量。主要研究内容如下： (1)在感应加热基本理论及大直径管材中频感应加热成形工艺分析的基础上，建立了管材中频加热的数学方程和有限元计算模型，分析了各工艺参数对管材加热效果的影响规律。并且通过分析发现，集肤效应及邻近效应等对加热效果也有较大影响。 (2)对不同加热参数组合情况下的仿真结果进行回归分析，得出了两种温度回归方程。通过对比分析各回归方程的相关检验标准，得到了管材感应加热过程中外壁温度预测的数学模型。 (3)以工艺参数为试验因素，以管材中内外壁温度差为评价指标建立正交试验对工艺参数进行了初步优化，得到了各工艺参数对加热效果的影响程度及较优的工艺参数组合，为工艺参数的进一步优化提供了基础；以正交试验和数值模拟数据为样本构造BP神经网络，得到了工艺参数对管材加热效果影响的预测模型，并以此为适应度函数，建立遗传算法对工艺参数进行全局寻优，得到了管材中频感应加热的最优工艺参数组。 (4)以优化后的工艺参数组建立仿真计算模型，进行管材中频感应加热过程中的磁一热一力耦合计算，对比优化与仿真的结果，检验了优化方法的正确性。并分析了该工艺参数组下感应加热过程管材中应力应变的分布情况，保证为管材弯制质量稳定性及提升了使用寿命。

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