薄壁铝合金管圆角模内翻成形性的若干判别式

基于薄壁管直角圆角模轴压内翻过程中各处应力及最终壁厚与管材特性、管坯尺寸、卷曲半径及摩擦条件之间的关系,推出了判别任一铝合金双层管件可否由特定尺寸圆管稳定内翻成形而不出现管壁干涉与塑性失稳问题的解析判别式,指出了确定薄壁管圆角模内翻卷曲半径或模具圆角半径极限值的方法.分析表明,选用包辛格效应较弱的管材且设法减小管与圆角模之间的摩擦系数有助于提高管件内翻成形性并增大卷曲半径的可用范围.在将所得判别式应用于两种铝合金管内翻情况下的分析之后得出的结论与相关文献中已有的实验结果吻合良好.     

轴向非对称中空型材拉弯过渡区长度优化

为探究过渡区长度对型材拉弯成形的影响,以高速列车用典型轴向非对称铝型材为对象,选取4种不同过渡区长度进行拉弯研究.利用数值模拟对比分析了成形后零件的应力应变分布、形状误差、回弹、截面畸变和空间扭转,并定义成形缺陷指数表征综合成形效果.结果表明,随着过渡区长度的增加,型材成形后的形状误差和回弹明显减小,但是截面畸变和空间扭转增大;成形缺陷指数表明,过渡区长度为200 mm时型材拉弯成形综合缺陷最小,利用0.618法优化了过渡区长度.在张臂式拉弯机上进行实验验证,测量结果和数值分析规律相吻合.     

控制厚度分布的变摩擦正反向超塑成形

为研究摩擦力在超塑成形中对工件厚度分布的影响规律,以正反向超塑成形侧壁厚度均匀的TC4深筒形件为背景,采用MARC有限元数值模拟分析了预成形模和终成形模的表面摩擦系数在正反向超塑成形时对成形件壁厚分布的影响.结果表明:合理地增大预成形模的表面摩擦力能显著增加预成形的局部减薄作用,对于提高零件最终壁厚分布均匀性有利.同时,终成形模摩擦力的减小,可以使板料趋于整体变形,壁厚分布趋于均匀.根据数值模拟结果进行了变摩擦正反向超塑成形试验,制得了厚度分布在1.50～1.78mm范围内的航天用TC4钛合金深筒形件,比普通正反向超塑成形件厚度分布(1.18～2.24mm)有了很大改善.     

外压作用深海夹层管复合结构屈曲失稳分析

为研究深海夹层管在高静水压力作用下的屈曲失稳性能,运用有限元软件ABAQUS建立夹层管复合结构在外压作用下的数值模型,通过广泛的参数化分析,系统地阐述了外管初始几何缺陷、内外管径厚比、夹芯层厚度和材料特性、钢管屈服强度和应变硬化特性等因素对夹层管屈曲失稳的影响机理.结果表明:与单层管相比,外管初始几何缺陷对夹层管屈曲失稳压力影响较小,外管径厚比越大,夹层管屈曲失稳压力越小,屈曲失稳前的变形能力越强;内管径厚比越大,夹层管屈曲失稳压力也越小,但屈曲失稳前的变形能力却越弱;夹芯层厚度、夹芯层及内外管材料特性对夹层管屈曲失稳性能影响较为显著.     

波节形状对波节管结构稳定性和传热特性的影响

针对不同形状的波节管的成形精度、结构稳定性以及传热特性差异较大.通过实验研究、理论校核和数值模拟相结合的方法,重点研究不同的波节形状(波谷圆角半径R和波节高度H)对波节管成形精度、轴向补偿能力、平面抗失稳能力以及传热特性的影响规律.研究结果表明:内高压成形波节管的成形精度随着波谷圆角半径R的增大而提高;波节管的轴向位移补偿能力随波节高度H的增加而增大;抗平面失稳能力和抗疲劳能力随波节高度H的增加而降低;综合传热因子η随着波谷圆角半径R增大和波节高度H的增加均是先增大后减小.综合考虑上述各个因素,对于所研究的内高压成形波节管,当波节高度H为2.5 mm,波谷圆角半径R为30 mm时,波节管具备良好的综合特性.     

工艺参数对汽车防护梁绕弯成形的截面变形影响

针对"日"字截面型材在绕弯成汽车防护梁过程中产生的截面变形缺陷,基于自主研发的绕弯装置,利用有限元分析软件ABAQUS和正交试验模拟方法,探究了工艺参数中绕弯半径,芯棒的芯头数及芯模间隙对截面变形的综合影响规律。结果表明:最大变形截面位置受芯头个数的影响;截面的各变形量都随绕弯半径和芯头个数的增加而减小,随芯模间隙先减小后增大;工艺参数组合为绕弯半径600 mm,芯头数为2,间隙为0.75 mm的防护梁成形方案减轻截面变形效果较好,并且通过试验验证了模拟结果的有效性。     

全浮芯棒二辊孔型中轧管金属变形行为研究

为分析连轧荒管管壁收缩的原因,借助有限元模拟软件MSC.Super Form,对宝钢Φ140 mm全浮芯棒连轧管机组Φ119 mm主孔型系钢管的单机架轧制过程进行数值模拟仿真,研究轧制过程中不同工艺参数对金属变形行为的影响,分析产生壁厚收缩缺陷的倾向性。结果表明：孔型顶部的壁厚压下量一定时,孔型开口处壁厚随空减坯径壁比的增大由＂增壁＂变为＂减壁＂,并且存在一临界径壁比;径壁比一定时,孔型开口处壁厚变化随压下量的增大由＂增壁＂变为＂减壁＂,并存在临界压下量;径壁比、压下量均一定时,单机架轧制高钢级时孔型开口处壁厚值相对较大。     

锥形管无模拉拔壁厚变化规律

为了确定拉拔速度控制模型,掌握变形规律,制定无模拉拔工艺,研究了无模拉拔成形不锈钢锥形管变形过程中锥形管壁厚变化的影响因素以及壁厚变化的规律.结果表明,锥形管无模拉拔过程中,随着拉拔速度的增大、锥形管长度的延长,锥形管壁厚呈直线规律减小;壁厚变化规律与坯料的原始厚径比以及进料速度、感应加热温度、冷热源距离等工艺参数有关;进料速度越大、感应加热温度越低、冷热源距离越小,无模拉拔后锥形管壁厚越大;原始厚径比为1/6的管坯,当进料速度为20~40 mm min^-1、感应加热温度为900~1100 ℃、冷热源距离为15~40mm时,工艺参数对壁厚的影响因子k为1.02~1.15.     

439不锈钢排气系统前管内高压成形工艺参数研究

利用abaqus有限元分析软件,建立了439不锈钢排气前管的有限元分析模型,对其内高压成形过程进行了数值分析.内高压成形分三个阶段,即屈服阶段、成形阶段、整形阶段,每个阶段管件各部分受力情况复杂,因此需研究成形因素对成形结果的影响,以弄清起主导作用的工艺参数.因此,首先研究了不同加载路径下的轴向进给量与内压力对成形后的减薄率、壁厚差、是否出现缺陷等数据的影响,确定了最佳的加载路径、轴向进给量和内压力;以前面确定的参数为基础分析了在同样加载曲线下,管壁与模具之间摩擦系数和整形压力对内高压成形过程和质量的影响.结果表明加载方式采用三段式加载,内压力40 MPa,轴向进给量14 mm,摩擦系数小于0.1,整形压力大于110 Mpa时,内高压成型质量最佳.     

柱面扁壳形状不良的实验研究

为控制覆盖件成形中的形状不良缺陷,以矩形柱面扁壳为模型,研究其拉深件及切边后曲面方向的形状不良,分析了形状不良的形成机制及成形条件及切边对形状不良的影响．结果表明：回弹诱发了柱面扁壳的形状不良,形状不良基本成对称分布,在曲面方向随距板面中心点距离的增加而增加,切边后由于残余应力释放,使形状不良程度增大;形状不良随板料厚度的增加、压边力的增加、屈服强度的降低、凸模曲率半径的减小而减小．     

管件外压成形的数值模拟及屈曲特征分析

对采用液体介质在管坯外部施加压力,使坯料横截面缩小并成形到置于其内部的芯模上的外压成形方法进行了有限元数值模拟研究.分析了影响管件屈曲变形特征和成形过程的主要因素.研究表明:随着管坯长度的增加,环向屈曲波数减少,临界屈曲压力降低;随着管坯厚度的增加,环向屈曲波数减少,临界屈曲压力升高;带有一定不圆缺陷的管坯的临界屈曲压力与理想管坯相比降低很多,但在成形后期对壁厚和成形效果无明显影响.     

网壳结构钢与混凝土组合节点力学性能试验

为研究钢与混凝土组合的网壳节点在轴压和压弯荷载作用下的力学性能,对10个不同参数的钢与混凝土组合的节点进行试验研究.试验构件主要变化参数包括:内圆钢管的壁厚和半径、外圆钢管的壁厚及矩形钢管与外圆钢管的不同连接方式.试验研究表明:在轴压和压弯荷载作用下节点表现出了与钢管混凝土相似的特点,具有较高的承载力和良好的塑性变形能力;内圆钢管的壁厚和半径对节点承载力影响较大,外圆钢管的壁厚对节点承载力影响较小;连接方式对节点承载力影响较大,圆钢管高于矩形钢管的节点承载力比圆钢管与矩形钢管齐平的承载力至少提高15%;轴压荷载作用下节点的破坏方式可以分为中心压缩和梭形偏转破坏;压弯荷载作用下节点的破坏方式分为节点和钢管屈服破坏.     

Corner forming of AZ61A magnesium alloy tube within warm hydroforming

The corners with small radii on cross sections are crucial for forming hydroformed components with polygonal sections.In this paper,warm hydroforming experiments of AZ61A magnesium alloy tubes were carried out to study the forming regularity of round corners by using a demonstration part with square sections.Effects of temperature on radius forming,thinning ratio distribution and microstructure were revealed and a component with relative outer corner radius of 3.0 was obtained by warm hydroforming at 240℃.The minimum thickness of the formed square section was located in the transition position between the corner and the straight wall.The thinning ratio of the round corner increased with the increase of forming temperature.Formability of the magnesium tube was improved by raising temperature under the effect of dynamic recrystallization at 240℃.     

钢管约束的钢管混凝土轴压短柱长期变形性能

为分析钢管约束的钢管混凝土柱在长期荷载作用下的变形性能，进行了16个钢管约束的钢管混凝土短柱和2个钢管混凝土短柱的长期持荷试验，持荷时间为350 d。主要研究参数核心混凝土应力比为0.35、0.50和0.65,双层钢管总含钢率为5.8%、10.5%和15.0%,内层钢管与外层钢管含钢率比值为0.30、1.25和2.23。基于素混凝土的长期变形理论计算模型，通过分析施加纵向长期荷载时构件的受力机理，推导出适用于钢管约束的钢管混凝土轴压短柱长期变形的理论计算方法。试验结果表明：长期变形随核心混凝土应力比的提高而增大，随总含钢率、内层与外层钢管含钢率比值的增大而减小。理论计算曲线与试验数据曲线的对比和分析表明：长期变形随相对湿度的减小而增大，采用不同混凝土收缩徐变模型时，相对湿度的影响程度不同，其中CEB-FIP 2010模型的吻合效果最好。建议采用CEB-FIP 2010模型并取相对湿度为100%来计算钢管约束的钢管混凝土柱的长期变形。     

高温蝶阀阀座温度分布和应力分析

利用ANSYS有限元软件建立了烟机入口电液高温蝶阀阀座的实体模型,分析了阀座在厚度为100mm的保温层条件下的温度场,并采用热结构耦合分析的方法,进一步分析了阀座在高温梯度和内压共同作用下的应力场和变形量.结果表明,阀座简体的温度沿厚度均匀分布,且内外壁温差仅为1℃左右,而保温层的温度沿厚度呈线性递减;阀座筒体的轴向位移较大,最大值为16.72 mm,所承受的等效应力较小,最大值仅为27.7 MPa,满足安全使用要求.     

锈蚀脚手架钢管轴压稳定性试验研究

为研究锈蚀对扣件式脚手架体系中钢管立杆稳定性的影响,通过对不同锈蚀龄期的钢管进行表面形貌测试,分析锈蚀对钢管内、外壁表面形貌的影响;通过锈蚀钢管材料单调拉伸试验,探讨锈蚀条件下钢材力学性能的退化规律;基于锈蚀钢管的轴心受压试验结果,提出锈蚀钢管立杆稳定性的计算模型。结果表明：随着钢管失重率的增加,钢管表面坑蚀分布由独立蚀坑向溃疡状蚀坑群发展,外壁坑蚀率、算术平均高度和均方根高度均不同程度地高于钢管内壁;锈蚀钢材表面随机分布、大小不一的蚀坑会导致钢材强度与塑性变形能力下降、塑性变形能力劣化更明显;不同锈蚀程度的钢管轴压破坏模式均为整体弯曲失稳,锈蚀钢管的极限荷载随失重率的增加线性下降,峰值荷载对应的轴向位移值逐渐降低。     

大直径薄壁管滚珠旋压成形数值分析

应用DEFORM-3D软件建立了GH4169薄壁管滚珠旋压成形的三维有限元模型,对影响滚珠旋压加工的关键工艺参数进行模拟。分析了进给比、滚珠直径和减薄率对筒形件成形质量的影响。模拟结果表明,对于大直径（300mm）薄壁管材滚珠旋压成形,合理的工艺参数为进给比1.2mm/r～1.5mm/r,滚珠直径为15mm～18mm,减薄率为30%。此时工件壁厚均匀,旋压力小,旋压成形过程稳定.     

基于电磁模型的大气压表面波等离子体数值模拟

针对表面波等离子体模拟复杂程度高和计算工作量大的问题,提出基于电磁模型来开展大气压等离子体的数值模拟.根据表面波等离子体的放电特性,合理建立和简化电磁模型.通过对比实验诊断与数值计算结果,验证了模型的可靠性及其参数适用范围,拟合得到的电子有效碰撞频率((1.5±0.25)×1011 s?1)与实验测量值吻合.在此基础上...     

薄壁管材激光弯曲过程有限元分析

管材激光弯曲是一种柔性金属塑性加工方法,特别适合薄壁管材弯曲。通过对大径厚比薄壁管材的激光弯曲过程进行有限元分析,建立了管材激光弯曲热力耦合有限元分析模型,获得了弯曲过程中温度、应力、应变变化的详细信息并进行了初步实验验证。对于薄壁管材激光弯曲,弯曲内侧局部凸起现象较为严重,应予以有效控制。