無縫鋼管軋制工藝及其數(shù)值模擬圖書目錄

上篇 鋼管軋制成型工藝基本理論

第1章 緒論……1

1.1 無縫鋼管生產(chǎn)質(zhì)量與工藝……1

1.2 無縫鋼管基礎(chǔ)理論研究概況……4

1.3 我國無縫鋼管的發(fā)展歷程……7

1.4 無縫鋼管生產(chǎn)技術(shù)的目的和任務(wù)……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(xué)……13

2.2.1 變形區(qū)的幾何關(guān)系……13

2.2.2 孔型幾何參數(shù)……16

2.2.3 變形區(qū)的后邊界方程式……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(xué)……28

2.5.1 速度分析……28

2.5.2 無芯棒軋制的速度關(guān)系……29

2.5.3 帶芯棒軋制的速度關(guān)系……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(shù)計算……37

2.7.1 無芯棒軋管的力能參數(shù)計算……37

2.7.2 帶芯棒軋管的力能參數(shù)計算……40

第3章 鋼管斜軋理論……46

3.1 斜軋的應(yīng)力與變形……46

3.1.1 孔腔形成理論……47

3.1.2 三角形效應(yīng)分析……49

3.1.3 斜軋變形……50

3.2 斜軋幾何學(xué)……59

3.2.1 斜軋變形區(qū)的特點……59

3.2.2 斜軋空間坐標(biāo)變換關(guān)系……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(xué)……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(qū)內(nèi)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(shù)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(xué)現(xiàn)象……102

4.1.1 鋼管連軋的運動學(xué)現(xiàn)象……102

4.1.2 滑移現(xiàn)象……105

4.1.3 張力系數(shù)……109

4.2 連軋管運動狀態(tài)的分析……110

4.2.1 軋件與芯棒的位移關(guān)系……110

4.2.2 機架及其確定……112

4.2.3 斷續(xù)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(yīng)力……125

4.3.1 連軋管管內(nèi)應(yīng)力分析……125

4.3.2 側(cè)壁變形和應(yīng)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(fā)的理論基礎(chǔ)……142

5.1.1 三輥斜軋穿孔機設(shè)備特點及鋼管變形特點……142

5.1.2 Assel軋管機設(shè)備特點及鋼管變形特點……143

5.2 三輥連續(xù)式穿軋工藝特點……144

5.2.1 設(shè)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(xù)式穿軋工藝力能參數(shù)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(qū)的劃分……148

5.3.3 計算分析前的幾個假設(shè)……148

5.3.4 力的計算分析……150

5.4 基于上限法的三輥斜連軋工藝參數(shù)計算……153

5.4.1 上限法的概念及應(yīng)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(dǎo)過程中的參數(shù)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?yún)^(qū)（Ⅰ）的功率……163

5.6.2 穿孔區(qū)（Ⅱ）的功率……164

5.6.3 擴徑區(qū)（Ⅲ）中的功率……165

5.7 軋制過程中各變形區(qū)的功率……167

5.8 軋制過程的總功率……170

5.8.1 總內(nèi)變形功率dw&……170

5.8.2 總剪切功率Aw&……170

5.8.3 總剪切功率fw&……171

5.9 軋制力和力矩以及頂頭軸向負(fù)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(fù)荷計算……174

第6章 鋼管張力減徑理論……178

6.1 張減變形力學(xué)基礎(chǔ)……178

6.1.1 張減的對數(shù)應(yīng)變……178

6.1.2 徑向平衡微分方程及其求解……180

6.1.3 軸向應(yīng)力的確定……181

6.1.4 形狀變化系數(shù)……181

6.1.5 應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系……182

6.1.6 張力減徑塑性變形方程……184

6.1.7 張力系數(shù)計算……185

6.1.8 應(yīng)變與張力系數(shù)、壁厚系數(shù)之間的關(guān)系……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(guān)系……188

6.1.11 鋼管切頭長度計算……189

6.2 張力減徑孔型設(shè)計相關(guān)參數(shù)……189

6.2.1 孔型的橢圓度……189

6.2.2 孔型寬展系數(shù)……190

6.2.3 總減徑率ρΣ和單機架減徑率ρi……190

6.2.4 校核系數(shù)、覆蓋系數(shù)與減徑率之間的關(guān)系……191

6.2.5 橢圓度和覆蓋系數(shù)之間的關(guān)系……191

6.2.6 孔型設(shè)計的機架數(shù)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(shù)值模擬

第7章 基于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?！?10

7.3.1 斜軋穿孔坐標(biāo)建立……210

7.3.2 空間幾何假設(shè)……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 網(wǎng)格劃分……216

7.4.2 網(wǎng)格修正……217

7.4.3 變形工具與軋件的關(guān)系……218

7.4.4 斜軋變形歷史的處理……219

7.5 斜軋有限元計算結(jié)果……221

7.5.1 應(yīng)變率的分布情況……222

7.5.2 應(yīng)變分布情況……222

7.5.3 應(yīng)力場分布情況……223

7.5.4 速度場質(zhì)點運動情況……224

7.5.5 坯料穿孔過程軸向的扭轉(zhuǎn)……224

7.5.6 滑移系數(shù)……225

第8章 基于無網(wǎng)格法的斜軋過程模擬……227

8.1 無網(wǎng)格法的計算精度……227

8.1.1 基函數(shù)的選取……228

8.1.2 節(jié)點分布密度……229

8.1.3 支持域的選取……230

8.1.4 積分的階數(shù)……231

8.1.5 無網(wǎng)格法精確性數(shù)值算例……232

8.2 斜軋剛塑性無網(wǎng)格伽遼金求解方法……235

8.2.1 模擬參數(shù)求解方法……235

8.2.2 等效應(yīng)變速率和體積應(yīng)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(guān)鍵技術(shù)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(qū)的處理……248

8.3.4 收斂的判據(jù)……248

8.4 斜軋穿孔EFGM模擬……249

8.4.1 變形分析……250

8.4.2 應(yīng)變場分布……250

8.4.3 應(yīng)變率分布……251

8.4.4 應(yīng)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(shù)的計算與模擬……255

9.1 斜連軋工藝參數(shù)計算程序開發(fā)……255

9.1.1 Mathematica在計算過程中的應(yīng)用……255

9.1.2 力能參數(shù)界面的開發(fā)……255

9.1.3 編程初始參數(shù)設(shè)定……256

9.1.4 改變初始參數(shù)時的程序算例……257

9.2 有限元模型與邊界條件……259

9.2.1 孔型的構(gòu)成……259

9.2.2 管坯尺寸、材質(zhì)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(jié)果的分析與討論……261

9.3.1 軋件變形特征及其應(yīng)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(guī)律模擬……264

9.4斜連軋過程模擬結(jié)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(yīng)力模擬結(jié)果……271

10.2.2 應(yīng)變模擬結(jié)果……272

10.2.3 金屬流動模擬結(jié)果……273

10.2.4 軋制力計算結(jié)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(guān)系……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(guān)系……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(jié)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(jié)果分析……298

參考文獻……304

下篇 鋼管軋制過程的數(shù)值模擬2100433B

《無縫鋼管軋制工藝及其數(shù)值模擬》主要講述了無縫鋼管軋制工藝方面的理論及其數(shù)值模擬，內(nèi)容以太原科技大學(xué)鋼管成形課題組近年的研究工作總結(jié)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(chǔ)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?yán)碚?；?章介紹了張力減徑的工藝?yán)碚?。下篇主要介紹上述工藝生產(chǎn)過程的控制方法、數(shù)學(xué)模型和數(shù)值模擬，第7章介紹了斜軋穿孔過程的數(shù)學(xué)模型和塑性有限元模型；第8章介紹了基于無網(wǎng)格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(shù)的計算與斜連軋過程的數(shù)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(jié)果。

《無縫鋼管軋制工藝及其數(shù)值模擬》可供從事鋼管生產(chǎn)、科研工作的工程技術(shù)人員、科研人員閱讀，也可作為大專院校相關(guān)專業(yè)本科生、研究生的教學(xué)參考書。

本書是“巖石力學(xué)與工程研究著作叢書”之一，該書以作者在巖體流變理論、相關(guān)實驗、數(shù)值模擬、反演分析及其工程應(yīng)用等方面的研究工作為基礎(chǔ)，分8個章節(jié)，對巖石流變理論與解析方法、黏彈性巖體結(jié)構(gòu)變形解析與穩(wěn)定理論、巖體流變有限元模擬理論及方法、巖體流變位移的反演理論、巖體流-固耦合流變模型及其數(shù)值模擬等方面作了全面詳細(xì)的介紹。該書可供從事相關(guān)工作的人員作為參考用書使用。

本書基于巖體流變基本理論，以作者在巖體流變理論、相關(guān)實驗、數(shù)值模擬、反演分析及其工程應(yīng)用等方面的研究工作為基礎(chǔ)，對不同應(yīng)力狀態(tài)下巖石黏彈塑性變形全過程的表述方式、對應(yīng)的本構(gòu)關(guān)系，建立了包括加速流變過程的巖石三維黏彈塑性分析方程；對巖體巖梁與巖板結(jié)構(gòu)，探討了黏彈性變形解析、分岔失穩(wěn)與屈曲穩(wěn)定理論； 對巖體流變有限元模擬方法進行了系統(tǒng)研究，包括巖體黏彈塑性分析、流變反演理論、流變損傷、斷裂、大變形、流-固耦合與流-固-熱耦合流變分析和數(shù)值模擬等；同時，介紹了相關(guān)理論和模擬方法的工程應(yīng)用，涉及隧道工程、地下油氣儲庫工程等。

本書適用于力學(xué)、水利、交通、石油、采礦、巖土工程及相關(guān)領(lǐng)域科研人員使用，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)研究生和本科生的教學(xué)參考書。

第1章 緒論

1.1 巖體流變實驗與理論研究

1.2 巖體流變數(shù)值模擬及工程應(yīng)用研究

1.3 含缺陷巖體流變力學(xué)研究

1.4 巖體流變參數(shù)反演研究

1.5 本書的主要內(nèi)容

第2章 巖石流變理論與解析方法

2.1 巖石流變模型

2.1.1 基本模型及流變特性

2.1.2 模型選取原則

2.1.3 模型參數(shù)辨識

2.2 三維本構(gòu)關(guān)系與解析方法

2.2.1 流變微分型本構(gòu)關(guān)系的一維通式

2.2.2 三維本構(gòu)關(guān)系

2.2.3 象空間中的黏彈性參數(shù)變換式

2.2.4 黏彈性問題的解析求解方法

2.2.5 黏彈性問題求解示例

2.3 現(xiàn)場流變荷載實驗解析

2.3.1 黏彈性一般解

2.3.2 不同流變模型下的變形分析

. 2.3.3 黏彈性參數(shù)與模型識別實例

2.4 三軸蠕變實驗與解析解

2.4.1 三軸蠕變實驗

2.4.2 三軸蠕變實驗解析與參數(shù)識別

2.4.3 花崗巖三軸蠕變實驗結(jié)果分析

2.5 巖石蠕變變形全過程

2.5.1 巖石蠕變變形全過程分析

2.5.2 巖石蠕變?nèi)^程本構(gòu)方程

2.5.3 巖石蠕變?nèi)^程本構(gòu)方程的應(yīng)用

第3章 黏彈性巖體結(jié)構(gòu)變形解析與穩(wěn)定理論

3.1 黏彈性巖板彎曲理論

3.1.1 單邊自由固支巖板的黏彈性解析

3.1.2 復(fù)雜邊界巖板的黏彈性分析

3.2 黏彈性巖板穩(wěn)定性分析

3.2.1 巖層黏彈性分析的薄板力學(xué)模型

3.2.2 線黏彈性巖板的穩(wěn)定平衡方程

3.2.3 巖板的臨界載荷

3.3 黏彈性巖梁變形分析

3.3.1 黏彈性地基仁巖梁的力學(xué)模型

3.3.2 黏彈性地基上巖梁力學(xué)行為分析實例

3.4 黏彈性巖梁屈曲穩(wěn)定分析

3.4.1 直立順層邊坡蠕變屈曲的微分方程

3.4.2 直立順層邊坡壓屈的時間相關(guān)性分析

3.4.3 直立邊坡屈曲載荷與極限坡高分析

3.5 層狀巖體的變形與分叉

3.5.1 巖層平衡路徑分支與分叉點

3.5.2 巖梁在分叉點的穩(wěn)定性及后屈曲性態(tài)

3.5.3 巖層失穩(wěn)災(zāi)變判據(jù)及實例

3.5.4 考慮不同拉壓特性的邊坡巖層屈曲變形

3.5.5 層狀邊坡疊梁結(jié)構(gòu)屈曲性態(tài)分析

3.6 黏彈性巖板動力分析

3.6.1 黏彈性薄板振動微分方程

3.6.2 不同黏彈性模型巖板振動分析比較

第4章 巖體流變有限元模擬理論及方法

4.1 黏彈塑性有限元基本方程

1.1.1 有限單元法基本方程

1.1.2 黏彈塑性有限單元法基本方程

4.2 巖體黏彈塑性損傷有限元分析

4.2.1 巖體黏彈塑性損傷本構(gòu)模型與損傷演化方程

4.2.2 巖體黏彈塑性損傷有限元分析方程

1.2.3 有限元分析程序設(shè)計

1.2.4 黏彈塑性損傷分析實例

4.3 黏彈塑性問題大變形分析

1.3.1 巖體黏彈塑性大變形仿真模擬

4.3.2 黏彈塑性損傷大變形有限元分析及其實施過程

4.4 巖石斷裂過程的有限元模擬

1.4.1 基本方程

1.4.2 巖石斷裂過程有限元模擬的應(yīng)用

4.5 巖體流變加速變形與穩(wěn)定性

1.5.1 巖體流變加速變形系統(tǒng)穩(wěn)定性問題

1.5.2 單元慣性力矩陣的積分

1.5.3 流變加速變形分析實例

第5章 巖體流變位移的反演理論

5.1 反演理論概述

5.2 反演分析的基本理論

5.2.1 初始地應(yīng)力與等效節(jié)點力

5.2.2 線彈性位移反演方程

5.3 黏彈性反分析的基本方程

5.3.1 黏彈性問題的簡化

5.3.2 黏彈性本構(gòu)關(guān)系

5.3.3 黏彈性有限元位移反分析的基本方程

5.4 隧道圍巖流變參數(shù)反演方程

5.4.1 消除部分位移丟失的修正方程

5.4.2 考慮空間效應(yīng)的修正方程

5.5 隧道圍巖黏彈性參數(shù)的反演方法

5.5.1 參數(shù)回歸反演法

5.5.2 參數(shù)優(yōu)化反演法

5.6 直接反分析法

5.6.1 優(yōu)化反分析法

5.6.2 實驗設(shè)計反分析法

5.7 量測支護位移反分析

5.7.1 量測支護位移的線彈性增量反分析

5.7.2 支護條件下黏彈性位移反分析

5.7.3 支架荷載反分析

第6章 巖體流-固耦合流變模型及其數(shù)值模擬

6.1 概述

6.2 流-固耦合流變分析的平衡方程

6.2.1 平衡方程的基本格式

6.2.2 平衡方程的空間離散

6.2.3 平衡方程的時間離散

6.3 連續(xù)性方程

6.3.1 連續(xù)性方程的基本格式

6.3.2 連續(xù)性方程的空間離散

6.3.3 連續(xù)性方程的時間離散

6.4 總體控制方程及應(yīng)用

6.4.1 總體控制方程

6.4.2 流-固耦合流變損傷分析總體方程

6.4.3 流-固耦合流變分析示例

第7章 巖體流-固-熱耦合流變模型及其數(shù)值模擬

7.1 概述

7.2 流-固-熱耦合分析平衡方程

7.2.1 本構(gòu)方程

7.2.2 平衡方程的空間離散

7.2.3 平衡方程的時間離散

7.3 連續(xù)性方程

7.3.1 連續(xù)性方程的基本格式

7.3.2 連續(xù)性方程的空間離散

7.3.3 連續(xù)性方程的時間離散

7.4 能量守恒方程

7.4.1 物體導(dǎo)熱的傅里葉定律

7.4.2 巖體能量守恒方程

7.4.3 能量方程的有限元格式

7.5 總體控制方程及有限元實施分析

7.5.1 流-固-熱耦合流變分析總體方程

7.5.2 流-固-熱耦合流變損傷分析總體方程

7.5.3 理論模型在儲存lng巖洞工程中的應(yīng)用

第8章 巖體流變數(shù)值模擬工程應(yīng)用

8.1 施工建造過程的模擬

8.1.1 開挖模擬方法

8.1.2 噴射混凝土和襯砌支護模擬

8.1.3 錨桿支護的模擬

8.1.4 增加荷載的模擬

8.2 巖體結(jié)構(gòu)特征及非線性問題的模擬

8.3 巖體流變有限元分析步驟

8.4 隧道圍巖流變有限元分析

8.4.1 計算模型與計算參數(shù)

8.4.2 計算結(jié)果分析

8.5 地下儲油巖洞流變有限元分析

8.5.1 計算分析模型及參數(shù)

8.5.2 流變數(shù)值模擬結(jié)果分析

主要參考文獻

附錄 主要參數(shù)說明 2100433B