《無縫鋼管軋制工藝及其數值模擬》是2012年國防工業出版社出版的圖書，作者是雙遠華、胡建華。
基本介紹
- 書名：無縫鋼管軋制工藝及其數值模擬
- 類型：科技
- 出版日期：2012年9月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：7118083712, 9787118083712
- 作者：雙遠華、胡建華
- 出版社：國防工業出版社
- 頁數：306頁
- 開本：16
- 品牌：國防工業出版社
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《無縫鋼管軋制工藝及其數值模擬》主要講述了無縫鋼管軋制工藝方面的理論及其數值模擬，內容以太原科技大學鋼管成形課題組近年的研究工作總結為主，分為上下兩篇，共11章，上篇從1到6章，下篇從7到11章。上篇主要針對鋼管軋制工藝的理論做了介紹和闡述，第1章是對無縫鋼管基礎理論研究概況的介紹；第2章和第3章分別介紹了縱軋和斜軋工藝基本理論；第4章和第5章分別介紹了縱連軋和斜連軋工藝理論；第6章介紹了張力減徑的工藝理論。下篇主要介紹上述工藝生產過程的控制方法、數學模型和數值模擬，第7章介紹了斜軋穿孔過程的數學模型和塑性有限元模型；第8章介紹了基於無格線伽遼金方法的斜軋穿孔過程模型；第9章介紹了三輥斜連軋工藝參數的計算與斜連軋過程的數值模擬；第10章介紹了縱連軋工藝過程的有限元模擬；第11章介紹了微張力減徑和張力減徑工藝的有限元模擬及其結果。
《無縫鋼管軋制工藝及其數值模擬》可供從事鋼管生產、科研工作的工程技術人員、科研人員閱讀，也可作為大專院校相關專業本科生、研究生的教學參考書。
圖書目錄
上篇 鋼管軋製成型工藝基本理論
第1章 緒論……1
1.1 無縫鋼管生產質量與工藝……1
1.2 無縫鋼管基礎理論研究概況……4
1.3 我國無縫鋼管的發展歷程……7
1.4 無縫鋼管生產技術的目的和任務……10
第2章 鋼管縱軋理論……11
2.1 圓孔型中軋管的分類和變形過程……11
2.2 縱軋幾何學……13
2.2.1 變形區的幾何關係……13
2.2.2 孔型幾何參數……16
2.2.3 變形區的後邊界方程式……19
2.3 管子的最少壓扁條件……22
2.4 在圓孔型中軋管時的咬入條件……24
2.5 縱軋運動學……28
2.5.1 速度分析……28
2.5.2 無芯棒軋制的速度關係……29
2.5.3 帶芯棒軋制的速度關係……32
2.6 在圓孔型中軋管時金屬的變形和流動……35
2.6.1 圓孔型中管坯軋制的變形和流動……35
2.6.2 軋制空心坯時金屬流動的基本方程式……36
2.7 縱軋力能參數計算……37
2.7.1 無芯棒軋管的力能參數計算……37
第1章 緒論……1
1.1 無縫鋼管生產質量與工藝……1
1.2 無縫鋼管基礎理論研究概況……4
1.3 我國無縫鋼管的發展歷程……7
1.4 無縫鋼管生產技術的目的和任務……10
第2章 鋼管縱軋理論……11
2.1 圓孔型中軋管的分類和變形過程……11
2.2 縱軋幾何學……13
2.2.1 變形區的幾何關係……13
2.2.2 孔型幾何參數……16
2.2.3 變形區的後邊界方程式……19
2.3 管子的最少壓扁條件……22
2.4 在圓孔型中軋管時的咬入條件……24
2.5 縱軋運動學……28
2.5.1 速度分析……28
2.5.2 無芯棒軋制的速度關係……29
2.5.3 帶芯棒軋制的速度關係……32
2.6 在圓孔型中軋管時金屬的變形和流動……35
2.6.1 圓孔型中管坯軋制的變形和流動……35
2.6.2 軋制空心坯時金屬流動的基本方程式……36
2.7 縱軋力能參數計算……37
2.7.1 無芯棒軋管的力能參數計算……37
2.7.2 帶芯棒軋管的力能參數計算……40
第3章 鋼管斜軋理論……46
3.1 斜軋的應力與變形……46
3.1.1 孔腔形成理論……47
3.1.2 三角形效應分析……49
3.1.3 斜軋變形……50
3.2 斜軋幾何學……59
3.2.1 斜軋變形區的特點……59
3.2.2 斜軋空間坐標變換關係……65
3.2.3 斜軋機軋輥輥形的計算……69
3.2.4 斜軋孔型開度值計算……74
3.3 斜軋運動學……78
3.3.1 軋輥的運動速度……78
3.3.2 軋件的運動速度……79
3.3.3 變形區內金屬的滑移……79
3.3.4 大送進角軋制……85
3.4 斜軋機力能參數計算……88
3.4.1 接觸面積的計算……89
3.4.2 變形速度及變形程度的確定……91
3.4.3 斜軋單位壓力計算……92
3.4.4 頂頭上軸向力的確定……97
3.4.5 斜軋受力分析與力矩計算……98
第3章 鋼管斜軋理論……46
3.1 斜軋的應力與變形……46
3.1.1 孔腔形成理論……47
3.1.2 三角形效應分析……49
3.1.3 斜軋變形……50
3.2 斜軋幾何學……59
3.2.1 斜軋變形區的特點……59
3.2.2 斜軋空間坐標變換關係……65
3.2.3 斜軋機軋輥輥形的計算……69
3.2.4 斜軋孔型開度值計算……74
3.3 斜軋運動學……78
3.3.1 軋輥的運動速度……78
3.3.2 軋件的運動速度……79
3.3.3 變形區內金屬的滑移……79
3.3.4 大送進角軋制……85
3.4 斜軋機力能參數計算……88
3.4.1 接觸面積的計算……89
3.4.2 變形速度及變形程度的確定……91
3.4.3 斜軋單位壓力計算……92
3.4.4 頂頭上軸向力的確定……97
3.4.5 斜軋受力分析與力矩計算……98
第4章 鋼管縱連軋理論……102
4.1 鋼管連軋的運動學現象……102
4.1.1 鋼管連軋的運動學現象……102
4.1.2 滑移現象……105
4.1.3 張力係數……109
4.2 連軋管運動狀態的分析……110
4.2.1 軋件與芯棒的位移關係……110
4.2.2 機架及其確定……112
4.2.3 斷續軋制分析……114
4.2.4 單機軋制芯棒運動特性……121
4.3 鋼管連軋中的變形與應力……125
4.3.1 連軋管管內應力分析……125
4.3.2 側壁變形和應力分析……138
第5章 鋼管斜連軋理論……142
5.1 三輥斜連軋機工藝開發的理論基礎……142
5.1.1 三輥斜軋穿孔機設備特點及鋼管變形特點……142
5.1.2 Assel軋管機設備特點及鋼管變形特點……143
5.2 三輥連續式穿軋工藝特點……144
5.2.1 設備概述……144
5.2.2 工藝流程及特點……144
4.1 鋼管連軋的運動學現象……102
4.1.1 鋼管連軋的運動學現象……102
4.1.2 滑移現象……105
4.1.3 張力係數……109
4.2 連軋管運動狀態的分析……110
4.2.1 軋件與芯棒的位移關係……110
4.2.2 機架及其確定……112
4.2.3 斷續軋制分析……114
4.2.4 單機軋制芯棒運動特性……121
4.3 鋼管連軋中的變形與應力……125
4.3.1 連軋管管內應力分析……125
4.3.2 側壁變形和應力分析……138
第5章 鋼管斜連軋理論……142
5.1 三輥斜連軋機工藝開發的理論基礎……142
5.1.1 三輥斜軋穿孔機設備特點及鋼管變形特點……142
5.1.2 Assel軋管機設備特點及鋼管變形特點……143
5.2 三輥連續式穿軋工藝特點……144
5.2.1 設備概述……144
5.2.2 工藝流程及特點……144
5.2.3 主機部分介紹……145
5.3 三輥連續式穿軋工藝力能參數的工程計算方法……147
5.3.1 工程法概述……147
5.3.2 金屬變形區的劃分……148
5.3.3 計算分析前的幾個假設……148
5.3.4 力的計算分析……150
5.4 基於上限法的三輥斜連軋工藝參數計算……153
5.4.1 上限法的概念及套用……153
5.4.2 上限法的基本理論……154
5.5 三輥斜連軋速度場的建立……156
5.5.1 速度場推導過程中的參數及意義……156
5.5.2 速度場建立的前提及建立過程……157
5.6 穿軋過程中變形功率的計算……163
5.6.1 咬入區（Ⅰ）的功率……163
5.6.2 穿孔區（Ⅱ）的功率……164
5.6.3 擴徑區（Ⅲ）中的功率……165
5.7 軋制過程中各變形區的功率……167
5.8 軋制過程的總功率……170
5.8.1 總內變形功率dw&……170
5.8.2 總剪下功率Aw&……170
5.8.3 總剪下功率fw&……171
5.3 三輥連續式穿軋工藝力能參數的工程計算方法……147
5.3.1 工程法概述……147
5.3.2 金屬變形區的劃分……148
5.3.3 計算分析前的幾個假設……148
5.3.4 力的計算分析……150
5.4 基於上限法的三輥斜連軋工藝參數計算……153
5.4.1 上限法的概念及套用……153
5.4.2 上限法的基本理論……154
5.5 三輥斜連軋速度場的建立……156
5.5.1 速度場推導過程中的參數及意義……156
5.5.2 速度場建立的前提及建立過程……157
5.6 穿軋過程中變形功率的計算……163
5.6.1 咬入區（Ⅰ）的功率……163
5.6.2 穿孔區（Ⅱ）的功率……164
5.6.3 擴徑區（Ⅲ）中的功率……165
5.7 軋制過程中各變形區的功率……167
5.8 軋制過程的總功率……170
5.8.1 總內變形功率dw&……170
5.8.2 總剪下功率Aw&……170
5.8.3 總剪下功率fw&……171
5.9 軋制力和力矩以及頂頭軸向負荷計算……172
5.9.1 軋制力的計算……172
5.9.2 軋制力矩以及頂頭軸向負荷計算……174
第6章 鋼管張力減徑理論……178
6.1 張減變形力學基礎……178
6.1.1 張減的對數應變……178
6.1.2 徑向平衡微分方程及其求解……180
6.1.3 軸向應力的確定……181
6.1.4 形狀變化係數……181
6.1.5 應力—應變關係……182
6.1.6 張力減徑塑性變形方程……184
6.1.7 張力係數計算……185
6.1.8 應變與張力係數、壁厚係數之間的關係……185
6.1.9 張力減徑機架間的塑性變形……185
6.1.10 流動速度關係……188
6.1.11 鋼管切頭長度計算……189
6.2 張力減徑孔型設計相關參數……189
6.2.1 孔型的橢圓度……189
6.2.2 孔型寬展係數……190
6.2.3 總減徑率ρΣ和單機架減徑率ρi……190
6.2.4 校核係數、覆蓋係數與減徑率之間的關係……191
6.2.5 橢圓度和覆蓋係數之間的關係……191
5.9.1 軋制力的計算……172
5.9.2 軋制力矩以及頂頭軸向負荷計算……174
第6章 鋼管張力減徑理論……178
6.1 張減變形力學基礎……178
6.1.1 張減的對數應變……178
6.1.2 徑向平衡微分方程及其求解……180
6.1.3 軸向應力的確定……181
6.1.4 形狀變化係數……181
6.1.5 應力—應變關係……182
6.1.6 張力減徑塑性變形方程……184
6.1.7 張力係數計算……185
6.1.8 應變與張力係數、壁厚係數之間的關係……185
6.1.9 張力減徑機架間的塑性變形……185
6.1.10 流動速度關係……188
6.1.11 鋼管切頭長度計算……189
6.2 張力減徑孔型設計相關參數……189
6.2.1 孔型的橢圓度……189
6.2.2 孔型寬展係數……190
6.2.3 總減徑率ρΣ和單機架減徑率ρi……190
6.2.4 校核係數、覆蓋係數與減徑率之間的關係……191
6.2.5 橢圓度和覆蓋係數之間的關係……191
6.2.6 孔型設計的機架數量確定……192
6.2.7 軋制直徑的確定……192
參考文獻……195
下篇 鋼管軋制過程的數值模擬
第7章 基於塑性有限元方法的斜軋過程模擬……197
7.1 剛塑性有限元……198
7.2 剛塑性斜軋有限元模型……199
7.2.1 剛塑性材料模型……199
7.2.2 泛函的建立及變分原理……203
7.2.3 三維剛塑性有限元剛陣的建立……205
7.2.4 速度場建立……209
7.3 斜軋過程的幾何建模……210
7.3.1 斜軋穿孔坐標建立……210
7.3.2 空間幾何假設……210
7.3.3 空間幾何曲線……211
7.3.4 咬入點與出口點的確定……213
7.3.5 咬入點到軋輥與頂頭軸線之距離……215
7.4 斜軋有限元求解若干問題處理……216
7.4.1 格線劃分……216
7.4.2 格線修正……217
7.4.3 變形工具與軋件的關係……218
7.4.4 斜軋變形歷史的處理……219
7.5 斜軋有限元計算結果……221
7.5.1 應變率的分布情況……222
7.5.2 應變分布情況……222
6.2.7 軋制直徑的確定……192
參考文獻……195
下篇 鋼管軋制過程的數值模擬
第7章 基於塑性有限元方法的斜軋過程模擬……197
7.1 剛塑性有限元……198
7.2 剛塑性斜軋有限元模型……199
7.2.1 剛塑性材料模型……199
7.2.2 泛函的建立及變分原理……203
7.2.3 三維剛塑性有限元剛陣的建立……205
7.2.4 速度場建立……209
7.3 斜軋過程的幾何建模……210
7.3.1 斜軋穿孔坐標建立……210
7.3.2 空間幾何假設……210
7.3.3 空間幾何曲線……211
7.3.4 咬入點與出口點的確定……213
7.3.5 咬入點到軋輥與頂頭軸線之距離……215
7.4 斜軋有限元求解若干問題處理……216
7.4.1 格線劃分……216
7.4.2 格線修正……217
7.4.3 變形工具與軋件的關係……218
7.4.4 斜軋變形歷史的處理……219
7.5 斜軋有限元計算結果……221
7.5.1 應變率的分布情況……222
7.5.2 應變分布情況……222
7.5.3 應力場分布情況……223
7.5.4 速度場質點運動情況……224
7.5.5 坯料穿孔過程軸向的扭轉……224
7.5.6 滑移係數……225
第8章 基於無格線法的斜軋過程模擬……227
8.1 無格線法的計算精度……227
8.1.1 基函式的選取……228
8.1.2 節點分布密度……229
8.1.3 支持域的選取……230
8.1.4 積分的階數……231
8.1.5 無格線法精確性數值算例……232
8.2 斜軋剛塑性無格線伽遼金求解方法……235
8.2.1 模擬參數求解方法……235
8.2.2 等效應變速率和體積應變速率的矩陣表示……236
8.2.3 斜軋伽遼金法模型……238
8.2.4 離散控制方程的建立……241
8.2.5 算法流程……244
8.3 斜軋穿孔過程EFGM關鍵技術的解決方法……245
8.3.1 邊界條件的實施方案……245
8.3.2 初始速度場的建立……247
8.3.3 剛性區的處理……248
7.5.4 速度場質點運動情況……224
7.5.5 坯料穿孔過程軸向的扭轉……224
7.5.6 滑移係數……225
第8章 基於無格線法的斜軋過程模擬……227
8.1 無格線法的計算精度……227
8.1.1 基函式的選取……228
8.1.2 節點分布密度……229
8.1.3 支持域的選取……230
8.1.4 積分的階數……231
8.1.5 無格線法精確性數值算例……232
8.2 斜軋剛塑性無格線伽遼金求解方法……235
8.2.1 模擬參數求解方法……235
8.2.2 等效應變速率和體積應變速率的矩陣表示……236
8.2.3 斜軋伽遼金法模型……238
8.2.4 離散控制方程的建立……241
8.2.5 算法流程……244
8.3 斜軋穿孔過程EFGM關鍵技術的解決方法……245
8.3.1 邊界條件的實施方案……245
8.3.2 初始速度場的建立……247
8.3.3 剛性區的處理……248
8.3.4 收斂的判據……248
8.4 斜軋穿孔EFGM模擬……249
8.4.1 變形分析……250
8.4.2 應變場分布……250
8.4.3 應變率分布……251
8.4.4 應力場分布……253
8.4.5 接觸壓力分布……254
第9章 三輥斜連軋工藝參數的計算與模擬……255
9.1 斜連軋工藝參數計算程式開發……255
9.1.1 Mathematica在計算過程中的套用……255
9.1.2 力能參數界面的開發……255
9.1.3 編程初始參數設定……256
9.1.4 改變初始參數時的程式算例……257
9.2 有限元模型與邊界條件……259
9.2.1 孔型的構成……259
9.2.2 管坯尺寸、材質及其單元劃分……260
9.2.3 初始條件和邊界條件……260
9.3 模擬結果的分析與討論……261
9.3.1 軋件變形特徵及其應變分布……261
9.3.2 實心坯斜軋穿孔變形過程模擬分析……262
9.3.3 軋管過程變形規律模擬……264
9.4斜連軋過程模擬結果分析……266
9.4.1 斜連軋過程變形分析……266
9.4.2 斜連軋速度分析……267
8.4 斜軋穿孔EFGM模擬……249
8.4.1 變形分析……250
8.4.2 應變場分布……250
8.4.3 應變率分布……251
8.4.4 應力場分布……253
8.4.5 接觸壓力分布……254
第9章 三輥斜連軋工藝參數的計算與模擬……255
9.1 斜連軋工藝參數計算程式開發……255
9.1.1 Mathematica在計算過程中的套用……255
9.1.2 力能參數界面的開發……255
9.1.3 編程初始參數設定……256
9.1.4 改變初始參數時的程式算例……257
9.2 有限元模型與邊界條件……259
9.2.1 孔型的構成……259
9.2.2 管坯尺寸、材質及其單元劃分……260
9.2.3 初始條件和邊界條件……260
9.3 模擬結果的分析與討論……261
9.3.1 軋件變形特徵及其應變分布……261
9.3.2 實心坯斜軋穿孔變形過程模擬分析……262
9.3.3 軋管過程變形規律模擬……264
9.4斜連軋過程模擬結果分析……266
9.4.1 斜連軋過程變形分析……266
9.4.2 斜連軋速度分析……267
9.4.3 斜連軋過程軋制力計算……268
第10章 縱連軋工藝過程的有限元模擬……269
10.1 連軋管有限元模型及初始條件……269
10.2 不帶張力時連軋鋁管有限元分析……271
10.2.1 應力模擬結果……271
10.2.2 應變模擬結果……272
10.2.3 金屬流動模擬結果……273
10.2.4 軋制力計算結果分析……275
10.2.5 限動芯棒軸向摩擦力……276
10.2.6 鋁管速度變化……276
10.2.7 鋁管厚度變化……277
10.3 帶張力時連軋鋁管有限元分析……279
10.4 不帶張力時單機架鋁管軋制有限元分析……279
10.4.1 軋制力與軋輥圓周速1ω和芯棒速度mv比值的關係……279
10.4.2 芯棒軸向力與軋輥圓周速1ω和芯棒速度mv比值的關係……280
10.5 帶張力時單機架鋁管軋制有限元分析……281
10.5.1 張力對軋制力的影響……282
10.5.2 張力對芯棒軸向摩擦力的影響……283
10.5.3 張力對金屬延伸率的影響……284
第11章 張力減徑工藝的有限元模擬……286
11.1 微張力減徑工藝的有限元模擬……286
第10章 縱連軋工藝過程的有限元模擬……269
10.1 連軋管有限元模型及初始條件……269
10.2 不帶張力時連軋鋁管有限元分析……271
10.2.1 應力模擬結果……271
10.2.2 應變模擬結果……272
10.2.3 金屬流動模擬結果……273
10.2.4 軋制力計算結果分析……275
10.2.5 限動芯棒軸向摩擦力……276
10.2.6 鋁管速度變化……276
10.2.7 鋁管厚度變化……277
10.3 帶張力時連軋鋁管有限元分析……279
10.4 不帶張力時單機架鋁管軋制有限元分析……279
10.4.1 軋制力與軋輥圓周速1ω和芯棒速度mv比值的關係……279
10.4.2 芯棒軸向力與軋輥圓周速1ω和芯棒速度mv比值的關係……280
10.5 帶張力時單機架鋁管軋制有限元分析……281
10.5.1 張力對軋制力的影響……282
10.5.2 張力對芯棒軸向摩擦力的影響……283
10.5.3 張力對金屬延伸率的影響……284
第11章 張力減徑工藝的有限元模擬……286
11.1 微張力減徑工藝的有限元模擬……286
11.1.1 微張力減徑有限元模型建立……286
11.1.2 微張力減徑的有限元結果分析……290
11.2 張力減徑的有限元模擬……295
11.2.1 模型的的建立……295
11.2.2 模擬結果分析……298
參考文獻……304
11.1.2 微張力減徑的有限元結果分析……290
11.2 張力減徑的有限元模擬……295
11.2.1 模型的的建立……295
11.2.2 模擬結果分析……298
參考文獻……304
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