方矩形管短流程直接热辊弯成形工艺研究

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伴随我国经济高速发展,钢结构建筑渐渐取缔混凝土建筑主导地位,成为我国乃至世界建筑业发展的主流趋势,钢结构建筑中方矩形管使用量所占比重最大。目前生产方矩形管的成型工艺主要为辊弯成形,辊弯成形中又分为直接成方与先圆后方两种形式。虽然国内外对方矩形管的生产工艺进行了大量研究,但现阶段以冷辊弯成形方式生产大壁厚、大规格、高强度方矩形管仍较为困难,热辊弯成形方式塑性好、易于成形,能有效解决冷辊弯生产过程伴有塑性差、变形抗力大等问题,改善产品常存在角部应力集中、回弹量大、角部减薄严重等缺陷。Q345B板具有高强度、高韧性、耐腐蚀、焊接性能及成形性能优异等特点,是最典型钢结构用金属材料。本文针对上述情况,以Q345B板为研究对象,提出利用轧后钢板余温直接成方热辊弯成形工艺,制备高强度大规格大壁厚方矩形管。(1)建立温度、应变及应变速率相关的本构模型及温度相关变弹性模量模型,为热辊弯成形过程解析提供必要的理论依据,根据所需温度、变形速率、应变量进行热压缩实验获取实验数据,进行本构模型建立。温度相关变弹性模量模型,依据共振法测得不同温度下弹性模量,通过拟合得出变化趋势。(2)方矩形管成形机组相关参数选取及成形花设计,依据冷弯工艺的相关参数,进行调整,满足模拟所需尺寸方矩形管的要求。(3)利用ABAQUS仿真软件,进行有限元模拟,依据结果进行冷辊弯与热辊弯对比分析。根据(1)、(2)内容进行有限元模型建立,建立冷弯、热弯、热弯实弯三种模型。根据模拟结果针对等效应变、应力、成形力、应变、回弹量、角部减薄量等方面进行分析。(4)将数值模拟结果和热压弯实验结果对比,对比回弹量、角部减薄量等参数,验证有限元模型的正确性。通过模拟仿真和实验验证结合的方法,对钢结构建筑中方矩形管的热辊弯成形工艺进行研究,验证热辊弯成形较冷辊弯成形具有优势,并为后续热辊弯研究提供了理论基础。
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