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挤压筒是挤压设备的关键部件,也是最昂贵的挤压工具,其寿命直接影响挤压生产的经济成本。挤压筒的设计的关键是结构尺寸和过盈量的选取,主要校核条件是各层筒的应力峰值均不超过许用应力。生产实践表明,挤压筒服役在高温、高压环境下,过盈量因材料蠕变而减小,受力状况恶化,甚至产生松动、错位、脱套等现象,导致挤压筒损坏失效,而目前国内外针对挤压筒在服役环境下过盈量的变化规律研究极为有限。本文针对3层组合式挤压筒,研究材料蠕变与过盈量变化之间的关系,以期为挤压筒的设计提供新的理论指导。 本文的主要研究内容如下: 基于厚壁圆筒理论,以Lamé公式为基础引入位移协调法分析了三层组合式厚壁筒的应力应变分布; 在前人工作的基础上,基于Norton-Bailey本构方程推导了材料的蠕变变形与挤压筒过盈量变化量之间关系的计算公式; 采用Deform-2D软件进行挤压历程的仿真分析,获取了挤压历程中的载荷-时间边界条件; 由蠕变试验确定了H13,H11和5CrNiMo钢材的蠕变性能,获取材料的蠕变本构方程,为研究挤压筒过盈量变化规律奠定基础; 基于蠕变理论,重点探讨结构尺寸、应力和挤压时间三个主要因素对过盈量变化的影响; 对比分析了不同材料组合形式下材料蠕变对挤压筒过盈量的影响规律,期望能对挤压筒选材提供一定的指导。 本文应用材料试验、数值模拟及理论分析等方法对组合式挤压筒服役环境下蠕变对过盈量的影响机理进行研究,研究结果对挤压筒设计及修复具有一定的指导意义。