变截面B柱加强板辊弯成形有限元仿真及实验

三维变截面辊弯成形是一种新兴成形工艺,可生产不同截面形状的产品,对汽车轻量化发挥重要作用。为探索其成形机理和变形特征,文章建立了6道次的三维变截面辊弯成形生产线有限元模型,对汽车B柱下部加强板的成形过程进行分析。从仿真结果中提取等效应力、等效塑性应变、板料厚度及成形截面等参数,并通过实验进行研究对比。结果表明,仿真数据与实验结果高度一致,说明所建立的仿真模型能够为产品的大批量生产提供有效理论支撑。     

材料模型对弯管壁厚变化有限元仿真的影响

为研究材料模型对管材弯曲变形的影响,将管材拉伸试验所得真实应力应变曲线分别拟合成线性硬化和指数硬化材料模型,并用于有限元仿真。经对比分析认为,以真实应力应变曲线为加载曲线,对航空1Cr18Ni9Ti弯管壁厚变化的有限元计算与试验结果吻合程度最好;采用线性强化材料模型的仿真精度,高于指数硬化模型仿真精度。弯管壁厚变化主要集中在弯曲中段,弯、直管段交界处的变形缓和效应,使弯管两端壁厚变化逐渐减小,并且使未发生弯曲变形的直管部分也产生一定量的壁厚变化。     

平面多孔结构裂纹扩展研究

基于有限元仿真和实验研究了拓扑形状、 单元方向以及孔隙率对平面多孔结构裂纹扩展的影响.通过对有限元仿真变形和应力分布的分析,提出抑制裂纹萌生和扩展的思路和途径,在此基础上,利用微机控制电子万能试验机进行了三点弯曲实验,并与有限元仿真结果进行对比分析,验证了所提出的抑制方法.结果表明:内凹形拓扑抑制裂纹萌生和扩展的能力最...     

拉深筋结构参数对变形及阻力的影响

文章通过数值模拟与实验相结合的方法,以A5757铝合金板材为对象,系统地研究了拉深筋的主要结构参数对拉深筋阻力及通过拉深筋后板厚减薄量的影响,从力能特性及变形两个方面对拉深筋进行了对比分析。研究结果表明,拉深筋结构参数对拉深筋阻力及板厚减薄量的影响趋势相同,而拉深筋圆角半径对板厚减薄量的影响远大于对拉深筋阻力的影响。并以此为基础,对拉深筋的设计调整策略进行了讨论,为拉深筋的设计调整提供了理论依据和实验数据。     

四工作辊轧机轧制304不锈钢板件截面塑性变形分析

针对四工作辊轧机轧制304不锈钢板件存在变形量大、尺寸不稳定的问题,利用Solidworks软件建立四工作辊轧制系统有限元模型,采用Deform软件对304不锈钢板件在不同轧辊直径、轧辊转速和轧辊压下量下进行轧制仿真,分析其对轧件截面高度和等效应力分布的影响,根据轧制仿真分析结果设计制造了四工作辊轧机,并对不同压下量下仿真和生产的轧件截面高度进行对比分析。结果表明,轧件截面塑性变形可分为相互作用I区、过渡II区和变形III区,等效应力、等效应变和截面高度在I区最大,在III区最小且变化平稳,II区值位于两者之间并呈U型分布。     

弯管中性层偏移计算及截面畸变分析

针对管材弯曲时的截面畸变现象,基于弹塑性变形理论、弹性-幂强化材料模型以及弯曲横截面力平衡条件,建立了管材弯曲变形和中性层偏离分析模型,并推导出截面壁厚变化和中性层偏移量的解析公式,研究了材料力学性能和弯管几何参数等对管材弯曲时中性层偏移的影响规律,并根据材料的各向同性以及塑性强化情况,提出中性层偏移量的简化解析公式。与相关文献中的计算方法以及试验结果比较,本模型由于考虑了材料的塑性强化作用,精度更高。通过对比06Cr19Ni10弯管壁厚测量结果,由于忽略了管材拉伸变形区域的截面收缩,最大壁厚计算值偏大,最小壁厚计算值偏小。通过试验引入截面修正系数后,进一步提高了模型计算精度。     

影响数据手套力反馈的因素分析

针对设计的基于气动人工肌肉的外骨架式力反馈数据手套,分析影响力反馈的各种因素.对制动气囊的最大静摩擦力进行了理论计算,并对制动气囊充放气过程对力反馈的影响进行了实验研究.对手指关节自由运动时受到的阻力进行测量.由于阻力会对力反馈产生影响,提出了减小影响的方法.分析由于手指皮肤的变形引起的角度变化对力反馈的影响,并通过实验分析了人的反应对力反馈的影响.     

变截面细长轴矫直辊型数学建模及仿真

变截面细长轴类件成形加工过程中特别容易由于刚度差异或应力集中等问题而产生截面椭圆变形和轴线弯曲变形等缺陷,故需要对其进一步地矫直加工。基于弹塑性弯曲变形理论,推导出考虑材料加工硬化时圆形被矫直件在矫直过程中的弯矩、能耗与弯曲变形的关系式。然后利用MATLAB遗传算法工具箱对矫直辊的主要参数进行了搜索优化,并根据得出的参数对其进行数学建模。利用大型有限元分析软件MARC对整个过程进行模拟仿真,最终通过对比分析后处理中被矫轧件在三种矫直速度时的内部残余应力分布情况、圆度和直线度,从而找出矫直速度对矫直精度的影响规律。     

全液压自动猫道钻杆运移系统设计及仿真分析

根据大陆科学钻探钻机自动猫道的设计要求,设计了猫道的钻杆运移系统。系统具有机构新颖、动作稳定可靠、控制方便等优点,能够代替人工完成在钻井过程中运移钻杆的动作,实现钻具的自动运移。简要介绍了钻杆运移系统的结构组成、工作原理及系统的动作流程,并利用Inventor软件为设计平台建立钻杆运移系统模型,并在此基础上运用ADAMS仿真软件建立仿真模型。对系统进行运动学仿真模拟,得到钻杆运移系统与钻杆之间接触力的变化以及钻杆运移系统关键部位的应力变化。通过仿真分析验证了系统的稳定性,为系统实际动作的优化及控制提供了理论依据。     

两关节串联柔性手指末端输出力特性研究

柔性手指由双肌肉驱动型单向弯曲关节和单肌肉驱动型单向弯曲关节串联而成,具有2个自由度,弯曲变形时具有大的变形和非线性的特征。根据手指变形规律,采用D-H法创建手指的运动学方程,推导出其对应的力雅克比矩阵,分析手指夹持物体时末端受力情况,建立手指末端输出力与两关节气压增量之间的数学模型,该模型表明手指末端输出力与两关节气压增量近似呈正比。通过MATLAB仿真和实验相结合的方法对手指末端输出力进行研究,所建模型的仿真结果与实验结果对比误差较小,基本一致,验证了模型的准确性。     

Forming process and numerical simulation of making upset on oil drill pipe

The flow stress behavior of grade G-105 steel (API　 standard) for oil drill pipe in hot compressive deformation was　 studied by isothermal compression tests on Gleeble-1500　 thermal-mechanical machine. Referring to established empirical　 formulas, the constitutive equation of the flow stress for G-105　 steel was obtained. For the grade G-105 oil drill pipe　 (φ114.3×10.92　mm), through proper design of the die and　 applying suitable process parameters, and using coupled rigid　 viscoplastic thermo-mechanical finite element method, the forming　 process of making upset on oil drill pipe was numerically simulated.　 The simulation results show that the internal transition section of　 the oil drill pipe is not only continuous and smooth but also long　 (up to about 220-250mm).     

铰接式柔性钻杆的参数化设计

柔性钻杆是超短半径水平井钻井工具的重要组成部分,其结构设计的好坏直接影响钻井工具的工作性能.根据柔性钻杆的强度条件以及与导向筛管的几何关系,得到了满足不同井眼曲率半径的柔性钻杆结构参数;考虑球头柱键与凹槽的接触非线性及柔性钻杆的材料非线性特性,采用有限单元法建立了单节柔性钻杆有限元模型;对不同结构参数的柔性钻杆进行了仿...     

S135钻杆腐蚀孔洞形成原因分析

目的对某S135钢级钻杆的腐蚀孔洞形成原因进行分析。方法通过化学成分分析、金相组织分析、钻杆宏观外貌分析、力学性能测试及扫描电镜与能谱分析等一系列分析试验,对该S135钻杆材料的力学性能、化学成分、金相组织、非金属夹杂物、晶粒度、钻杆的外圆面宏观形貌、钻杆的腐蚀孔洞特征和腐蚀产物进行分析。结果该S135钢级钻杆的化学成分合格,符合产品技术条件要求;钻杆的强度、塑性、冲击韧性等力学性能指标均合格,均符合产品技术条件要求,其中冲击韧性值达到97 J,超出技术条件要求值一倍以上;钻杆的金相组织为回火索氏体,为正常的调质热处理组织;钻杆的晶粒度级别为7级,符合产品技术条件要求;钻杆的各类非金属夹杂物级别均未超过1.0级,符合产品技术条件要求,钻杆外圆面存在大量的麻点、麻坑,腐蚀孔洞壁存在含氧元素的腐蚀产物,即存在氧腐蚀。结论该S135钢级钻杆本体孔洞为应力腐蚀疲劳所致的孔洞,其产生因素有:第一,钻杆本体外圆面上存在麻点、麻坑;第二,钻杆承受交变弯曲应力;第三,钻杆外圆面局部氧腐蚀作用。     

37CrMnMo4��˽�ͷȱ�ݷ���

利用金相显微镜、扫描电镜以及能谱和波谱分析手段详细研究了37CrMnMo4钻杆接头生产过程中的缺陷问题,结果表明,37CrMnMo4钻杆接头组织局部呈过烧状态,自由结晶面周围及晶界熔融处有P、Mo、Cr等元素的偏聚,由于钻杆接头材料中合金元素的偏析导致后续锻造过程中材料发生“形变过烧”。     

基于CFD-DEM的新型铝合金钻杆携岩仿真分析

由于川渝地区的地层结构较复杂,在钻探过程中产生的岩屑容易在井内沉积,使得岩屑运移难度大,最终还会造成卡钻与钻具断裂等重大井下事故。为了提高页岩气井的携岩能力,提出一种新型铝合金钻杆,对新型铝合金钻杆的携岩原理进行分析,得出该钻杆既可以提高岩屑运移能力,也可以降低摩阻,减少钻井液压耗,再对该钻杆进行力学分析与建模,利用实际参数计算,验证了钻杆的可浮性;然后对岩屑沉降与排出全过程进行分析,提出岩屑沉降与排出全过程的5个阶段;最后在充分考虑了钻井液、岩屑颗粒、钻杆和井壁相互作用的影响下,利用CFD-DEM耦合对新型铝合金钻杆的携岩过程进行精确仿真。改变钻井液排量、钻杆转速、岩屑粒径、钻杆偏心度,对新型铝合金钻杆的携岩能力进行分析,并将该钻杆的携岩效率与传统钢钻杆进行对比,研究了两种钻杆的岩屑运移率,最终得出新型铝合金钻杆相比传统钢钻杆具有更高的携岩效率。该研究成果对减少岩屑沉降、提高岩屑运移能力具有重要意义。     

管材弯曲壁厚变形的有限元模拟与试验分析

利用某大型有限元软件模拟了管材回转牵引式弯曲的变形过程,弯管内外侧壁厚变形与试验测定值基本相符。有限元模拟结果显示,弯管内外侧壁厚应变比较均匀,弯曲切点以外的直管部分也产生了一定程度的壁厚变化。等效应力较大值集中在靠近已弯曲成形侧的终止端部位,已弯曲成形的管壁仍存在较小的应力,而弯曲起始端作为应力传递区,局部存在较大等效应力。     

新型铝合金钻杆对岩屑运移效率提升研究

设计一种新型铝合金钻杆。该钻杆可以悬浮在井眼上部,使高速区与岩屑床重合,提升岩屑运移效率。对新型铝合金钻杆进行载荷分析及各零件强度校核,验证新型钻杆的强度。在Fluent中,对环空井眼岩屑运移三维模型进行定性分析,对比不同钻杆转速、岩屑粒径、钻井液排量和钻井液密度下新型铝合金钻杆相对于传统钢钻杆岩屑运移的效率提升。结果表明：新型铝合金钻杆在不同条件下都有更好的携岩能力,特别是对于大粒径的岩屑运移有较大优势。研究结果有助于新型铝合金钻杆的使用和提升井眼清洁度。     

高含硫和二氧化碳油田钻具的腐蚀及防腐蚀措施

腐蚀是造成钻井过程中钻具损坏的重要因素之一。本文综述了钻井过程中造成腐蚀的原因,钻具的腐蚀类型,以及相应的腐蚀控制措施及材料选用要求。     

石油方钻杆窄间隙焊接接头断裂韧性

研究了40CrMnMo石油方钻杆窄间隙脉冲焊接接头动态断裂韧性(KId)的测试及计算方法.结合石油方钻杆的使用方法、管体结构尺寸与焊接特点,试验选用多次冲击三点弯曲试验方法,对方钻杆的焊接接头的断裂韧性进行测定.试验过程采用多次冲击加载方法,用显微镜测量裂纹深度,用FORTRAN语言编程计算a值及KId.结果表明,焊缝的KId为母材的96%,但熔合线的KId值仅为母材的89%,通过分析试件的断口及接头的金相组织,发现熔合线粗大的魏氏组织是导致该区KId值下降的主要原因.     

石油钻杆用G105级钢高温塑性流变应力数学模型

在Gleeble-1500热模拟试验机上,采用等温压缩试验,研究了石油钻杆管用G105级钢(API标准)在高温压缩变形中的塑性变形,应变速率分别为0.01s-1、0.1s-1、1s-1和10s-1,变形温度分别为1100℃、1000℃、900℃、800℃、750℃。结果表明,应变速率和变形温度的变化影响G105刚流变应力的大小,流变应力随变形温度升高而降低,随应变速率的提高而增大。在确认了实验的有效性和修正了由于变形功热产生的温升后,在Mat-lab中进行回归分析,得到G105级钢的高温条件下的流变应力本构方程,相关系数为0.9272,回归方程比较显著。