金属园管在内压及轴向压力作用下自由胀形的有限元法模拟

应用弹塑性有限元的方法,模拟了在内压及轴向压力作用下金属园管的自由胀形过程,得到了与实验较为吻合的结果。 文中考查了胀形壳体上环状波纹的发生和运动,探讨了加载路径对波纹运动和胀形结果的影响。     

对向差压超塑胀形m值的计算公式和测量方法

本文给出在背压作用下超塑自由胀形m_H·m_V·m_P的计算公式和测量方法,为研究双拉一压应力状态以及在此应力状态下不同加载路径对m值的影响提供了必要的研究手段。从ZnAl_4Cu在不同背压下胀形实验结果可见,增大背压,可以显著提高胀形速度。     

铝合金管件液压胀形的实验及仿真分析

为深入了解薄壁管在不同加载路径下的成形情况及变形规律,采用仿真分析与实验测试相结合的方法对薄壁管件在内部液压下的塑性变形特征进行研究,并自行搭建了能够实现铝合金管件液力成形的实验系统,进行了不同工况下的胀形试验.基于ABAQUS非线性有限元软件对铝合金管件液压胀形过程进行数值模拟,通过将仿真结果与实验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性,以此为基础,对胀形管件的失效形式、壁厚分布以及合理的加载路径进行研究,并总结了胀形管件的变形规律,为研究复杂变截面管件液压成形提供了有益的参考.     

压力容器用拱形膜片液压胀形工艺的有限元模拟

为了探究拱形膜片的加工工艺对膜片成型精度(特别是拱高)的影响,本文采用有限元模拟法研究了一种正拱带槽形膜片(泄放口径100 mm,厚度0.5 mm,刻槽0.2 mm)的液压胀形过程,分析了加载压力、加载速度、加载路径、夹具圆角等因素对拱高的影响规律。结果表明:随加载压力上升,拱高呈线性增加;随着加载速度减小,拱高略有降低,并趋于稳定;胀形过程加载变速会导致拱高成型时偏离设计尺寸,因此需要全程匀速加载;随夹具圆角半径增加,拱高增加,夹持部位边缘等效应力减小,膜片夹持部位变形范围增大。该结果可应用于拱形膜片的加工工艺优化。     

超塑性金属薄板自由胀形极限分析及其最佳加压规律

板料的成型极限一直是板料加工研究工作者的一个重要研究课题,对生产实际有重大的指导意义。本文就超塑金属薄板的自由胀形进行了极限分析,绐出了胀形极限与材料参数和工艺参数之间的关系,并且讨论了提高胀形极限的最佳加压规律。Z_—27.4l薄板的自由胀形实验对分析结论给出了令人满意的验证结果。     

T型三通管内高压成形仿真与实验研究

针对T型三通管内高压成形过程中胀形高度较低、成形质量差等问题,开展对T型三通管内高压成形仿真与实验的研究.对T型三通管进行内高压成形实验,并利用软件DYNAFORM对T型三通管内高压成形过程进行数值模拟,通过对比仿真与实验结果验证了有限元模型建立的正确性.基于此分析背压推头后退量、背压推头加载路径与整形压力对T型三通管成形质量的影响,结果表明:当背压推头选用折线加载路径,后退量为8 mm,整形压力为90 MPa时,三通管成形质量较好,为工程化应用提供了参考.     

背压对超塑自由胀形影响的实验研究

本文实验研究了背压ｐｂ对超塑性自由胀形宏观力学行为的影响。实验结果表明，背压ｐｂ的施入，提高了胀形的成形速度而缩短了成形时间，胀形极限有所提高，厚度变薄趋于均匀，胀形件的几何形状趋于球面。     

超塑性自由胀形的解析理论

本文从连续介质塑性力学的基本理论出发,并结合粘塑性本构方程,首次建立了薄板自由胀形的力学解析理论:首先得到质点位移的微分方程,进而得到质点位移随几何坐标和胀形高度(或时间)变化的解析表达式,并由此给出了自由胀形的力学解析。同时从定量解析出发,给出胀形轮廓与质点运动轨迹的几何关系。通过对实验结果和理论解析的比较,证明应用粘塑性本构方程所得的解析结论在半球胀形范围内与实验结果能很好地吻合。     

多点冲头主动加载路径对薄板拉形的影响

研究了多点拉形过程中3种加载路径对板料拉形质量的影响。基于平面应变假设,对多点拉形和等差曲率冲头主动加载拉形中铝合金薄板的受力特点进行了对比分析,同时应用数值模拟研究了多点拉形与多点冲头主动加载拉形中3种路径对板料应力、应变及延伸率分布的影响规律。结果表明:与多点拉形相比,等速冲头主动加载、等时冲头主动加载及等差曲率冲头主动加载3种拉形方式均能减小板料钳口处的应力集中,提高工件的应力、应变、延伸率分布均匀性,其中等差曲率冲头主动加载路径拉形效果最好。     

空洞敏感材料超塑胀形过程的压力—时间曲线优化设计

压力－时间曲线在超塑胀形工艺参数的选择和工艺过程优化设计中至关重要。利用刚粘塑性有限元技术对含有细微空洞超塑性材料的胀形过程进行了数值模拟,并采用最大等效应变速率恒定的压力控制策略对胀形过程压力－时间曲线进行了优化设计。以半球壳和圆筒形零件为例,对自由胀形和充模胀形两种成形方式给出了压力－时间曲线设计实例,并对计算结果进行了讨论。本计算模型可推广至其他超塑性成形问题。     

Drum instability of thinning spinning ultra thin-walled tubes with large diameter-to-thickness ratio

In order to explore drum instability problems of thinning spinning ultra thin-walled tubes with large diameter-to-hickness ratio, experiments of thinning spinning ultra thin-walled tubes with different clearances between the mandrel and the tube were carried out. The phenomena of drum instability were analyzed. Drum instability mechanism was studied. The important influence of the mandrel-locked ring on stable thinning spinning was found. Besides, two important parameters, namely drum ratio and drum stiffness, were proposed to characterize the drum instability of spinning ultra thin-walled tubes with large diameter-to-thickness ratio. What's more, numerical simulations were applied to explore the influences of different clearance ratios and diameter-to-thickness ratios on the drum instability. As a result, it is found that the mandrel-locked ring is the key to the stability and precision of spinning; drum ratio can reflect the degree of the deformation of the tubes; drum stiffness is a comprehensive index to measure the influences of the tube's own parameters on the spinning instability; both the clearance ratio and diameter-thickness ratio have significant influences on the drum ratio and drum stiffness.     

泡沫铝填充6082-T6铝合金圆管构件轴压力学性能

薄壁金属构件与吸能泡沫材料组合形成的复合构件具有优越的耗能性能,本文将泡沫铝填充至6082-T6高强铝合金圆管中作为建筑结构中的耗能复合构件。为获得泡沫铝填充6082-T6铝合金圆管在轴压荷载下的响应特征、破坏机理及耗能性能,进行了20组不同径厚比和高径比的铝合金空管以及泡沫铝填充复合管的轴压试验。构件表现出3种破坏模式:劈裂破坏、叠缩劈裂破坏、叠缩劈裂+不规则变形破坏。填充泡沫铝能够有效改善构件在轴压荷载下的变形能力,避免其发生不规则变形破坏,并提高构件耗能能力。基于有限元分析平台LS-DYNA提出了合理的有限元建模方法并开展了参数分析,结果表明:构件峰值承载力与吸能能力均随壁厚和管径的增大而增大。当高径比增大时构件在轴压荷载下发生失稳破坏,而填充泡沫铝后构件发生失稳破坏的临界高径比增大。     

在横向气流中螺旋管管阵动态响应的研究

对螺旋管管阵在横向气流冲刷下的振动响应进行了实验研究，所获得管子的加速度、速度和位移信号为螺旋管流弹不稳定性的研究提供了数据基础     

铝/钢双金属管电磁缩径数值模拟

为指导实际双金属管精确成形工艺,基于LS-Dyna对铝/钢双金属管电磁缩径连接进行了结构场-电磁场耦合的有限元数值模拟,研究了内外管壁厚比值、内外管间隙、放电电压以及芯模对成形质量的影响规律.结果表明:内外管壁厚比值过小易引起内外管连接不紧密,比值过大易导致内管凹陷和外管开裂;随着放电电压增大或内外管间距的减小,外管缩径冲击力增大,导致内管周向应力的急剧增大和失稳起皱,同时造成外管开裂;而随着放电电压减小或内外管间距的增大,外管相对的缩径冲击力减小,内管会因无法经历一个有效的形变回弹过程导致内外管有效连接区域逐渐减小;采用弹性芯模可一定程度抑制开裂等宏观缺陷的产生,同时也能适当增加内管的回弹.最后,基于理论计算与有限元仿真获得复合管电磁成形规律和缺陷控制理论,以增大有效连接区域长度、减少宏观缺陷为目标进行优化,在施加弹性芯模的状态下,内管壁厚维持1 mm不变,外管壁厚取1.5 mm,内外管间隙取0.7 mm,放电电压取50 kV时得到的成形质量最佳.     

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.     

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。     

套管式地下换热器传热特性分析

通过对套管式地下换热器传热过程的分析,在套管式地下换热器传热模型基础上,考虑管内流动和传热,提出了集管内流动与土壤导热相耦合的传热分析模型,并利用数值计算方法进行了传热特性分析.讨论了不同埋管管径组合对流体出口温度及埋管换热率的影响.     

H型翅片管束空气流动及换热特性

为了对不同排列方式的H型翅片管进行数值分析,建立不同布置方式下H型翅片管束流动及换热数值模型,获得两种典型布置下的流动及传热特性变化规律。结果表明,H型翅片特殊沟槽结构使背风侧形成纵向冲刷流场,存在明显的三维流动特征,使得其具有自清理、不易积灰的功能;错排翅片基管传热系数大于等间距排列的基管,并且随速度增大,换热效果差异越明显;管束行距对翅片管传热系数的影响明显大于列距的影响,管束行距增大,引起流道内空气平均速度下降,传热系数降低,流道损失减小。     

倾斜式波纹翅片管传热及流动阻力性能比较试验

对新开发的空气冷却器倾斜式波纹翅片管与传统的国产平直翅片管的传热性能及流动阻力性能进行了对比试验,给出了相应的传热系数曲线和流动阻力系数曲线,并分析了产生该试验结果的原因及理论依据。当空气流经该新型倾斜式波纹翅片管时,由于该翅片管能使气流产生强烈的扰流,破坏气流的边界层,导致掠过翅片管束的气流紊流程度加剧,从而提高了翅片管外空气膜传热系数。由试验结果可知,该新型倾斜式波纹翅片管与平直翅片管的j／f值相比,有较大的提高,表明新型倾斜式波纹翅片管的传热及流动性能优于国产平直翅片管,具有较高的工程应用价值,因此新型倾斜式波纹翅片管具有较好的推广应用前景。     

基于TRNSYS的双U型地埋管换热影响因素分析

针对水平式埋管占地面积大、换热效果差及竖直式埋管初期投资高、施工难度大的现状,基于TRNSYS建立地源热泵双U型地埋管换热器瞬态仿真模型。在保证研究变量为唯一变量的条件下,通过仿真计算分析地埋管不同钻孔数、不同埋管深度以及不同孔间距对地埋管换热器性能的影响,模拟试验结果表明:增多钻孔数、加深钻孔深度、增大钻孔间距均可提高地埋管换热器的换热效果。本研究为地埋管换热效果与施工难度的平衡提供分析依据。