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材料科学与工艺:不锈钢球壳无模液压胀形过程的有限元模拟

2023-07-25

【作 者】苑世剑;王仲仁;董景宇

【引 言】

球形容器无模液压胀形工艺自发明以来,采用该工艺已制造了一批低碳钢、低合金钢薄壁和厚壁球形容器,应用于供水、造纸、造型装饰和液化气等行业,其中最大直径达9400mm,最大壁厚达24mm[1,2]。

但该工艺应用于制造建筑装饰及存储腐蚀介质的不锈钢球形容器却存在一些问题需要解决,这是因为不锈钢硬化指数n和焊接接头的塑性变形能力与碳钢有很大差别[3]。本文采用非线性弹塑性有限元对不锈钢球壳无模液压胀形全过程进行了数值模拟。

【结 论】

(1)壳体南北两极板首先趋向球面,然后由南北寒带段至南北温带,赤道带最后趋球。

(2)极板和赤道带拼瓣中心附近大部分区域为胀形变形,而焊缝附近应力分布比较复杂,焊缝由胀形前的圆弧开始出现波浪,随着压力的升高,波纹逐渐消失。

(3)卸载后,壳体外侧残余应力水平较低,内侧基本上为残余压应力,有利于提高球罐抗应力腐蚀能力。

 

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