纯弯曲过弯矫直等价原理及其试验验证

矫直是大口径埋弧直缝焊管生产过程中处理直线度不达标管件的关键性技术,研究矫直过程中的变形规律是合理确定矫直工艺参数的理论基础。根据矫直过程中弯曲小变形的特点,提出初始当量应变的概念,借此建立平面曲梁初始曲率分布与应变分布之间的联系。基于弹塑性小变形纯弯曲工程基本假设,导出平面曲梁小变形反向纯弯曲的几何方程和弹复方程,进而理论上论证曲梁过弯矫直与直梁纯弯曲之间的等价关系,从而给出过弯矫直等价原理,即曲梁矫直所需弯矩载荷与同材质、同形状的直梁弯曲成待矫曲梁形状所需载荷的等价关系。用三点弯曲和四点弯曲及其反向弯曲试验证实过弯矫直等价原理的正确性,为过弯矫直工艺方案和控制策略的确定奠定了理论和试验基础。     

节流配汽超超临界汽轮机调门特性与经济运行

汽轮机主蒸汽流量是机组性能指标计算的关键参数之一,采用现有调门模型对其计算面临建模繁琐、模型复杂和计算过程参数难以获取等问题。针对有效面积变化的汽轮机高压调门,提出用椭圆公式对其建模,并用公开文献试验数据对其进行验证。结合阀门模型,以某660 MW节流配汽型超超临界汽轮机组为研究对象,对该机组进行变工况计算,研究不同负荷的不同运行策略下,高压缸效率和机组经济性的变化情况。结果表明,椭圆公式能够表现调门变工况特性,该方法建模过程简单,计算方便,在调门工作区域内计算精度高。机组高压缸效率随着高压调门开度的减小而减小,纯滑压运行方式下热耗率最低,但考虑到电网调频要求,建议机组变工况运行时调门开度控制在30%～45%为宜。所推荐的宽范围变工况运行策略在调门调节裕量满足电网调频的要求下,能够提高机组的经济性和深度调峰能力。研究结果可为同类型机组的运行优化策略提供参考。     

平面曲梁纯弯曲等价定理及其试验验证

平面曲梁的纯弯曲过程是固体力学领域中的一个重要分支,但是由于曲梁初始曲率的存在,导致对其精确解析的复杂性。相对而言,直梁的平面弯曲及弹复过程却相对容易实现定量预测。为简化平面曲梁纯弯曲的理论分析模型,针对小曲率平面曲梁的小弯曲变形特点,通过引入曲梁截面弯曲应变的线性分布假设导出曲梁纯弯等价定理。基于板材的四点弯曲特点,同时依托于高精度的三坐标测量仪器,采用不同的板坯试样在不同的弯曲工艺条件下的试验验证该等价定理的可行性。最终试验结果表明,采用直梁弯曲的曲率叠加曲梁初始曲率的方式来代替曲梁弯曲后曲率值,最终结果的绝对误差小于5×10–5,相对误差不大于4.5%,完全满足工程精度的需求。     

边浪带材拉伸弯曲矫直有限元模拟曲率分析

带材在轧制过程中由于延伸不均匀使内部产生残余应力,当应力值达到一定程度时就会造成板带的浪形等三维板形缺陷。采用有限元软件ANSYS／LS--DYNA分析研究金属带材边浪的生成及拉伸弯曲矫直过程。分析拉伸、压缩和拉弯3种情况下边浪带材的初始曲率发生的变化及矫直卸载后残余曲率分布状态,为生产现场选取较佳的矫直工艺参数提供帮助。     

薄壁管材等曲率矫直极限弯曲半径建模与分析

薄壁管材等曲率矫直极限弯曲半径作为重要的工艺参数,直接决定了矫直设备结构和管材产品质量。而目前现场仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定,亟待建立针对性的极限弯曲半径数学模型以指导生产,为此基于薄壳理论的相关假设,确定了变形区的应力应变状态,以塑性拉伸失稳为失效形式,运用塑性增量理论和Swift分散失稳准则建立了极限弯曲半径的解析模型,经有限元仿真验证了模型的正确性,定性分析了极限弯曲半径的影响因素,为继续深入研究矫直相关工艺参数的合理设置、完善薄壁管材矫直理论体系奠定基础。     

中小型轴类零件旋转弯曲矫直工艺数值模拟研究

直线度是轴类零件重要的质量参数之一,矫直是轴生产过程中的一道必要工序。针对现有矫直工艺的局限性,提出中小型轴类零件旋转弯曲矫直工艺。基于通用有限元软件LS-DYNA,使用Y-U强化模型对工艺过程进行了数值模拟研究,揭示其矫直机理,探究各因素对矫直效果的影响。研究结果表明,矫直过程中材料任意质点应力均经历多次的正负交替变化,在逐渐卸载过程中使轴向任意微段的曲率逐渐趋近于零,实现其矫直。残余挠度随着弯曲量的增加而降低,当弹区比达到0.2时,残余挠度达到了最小。随着旋转速度的增加,残余挠度先减小再增大,当旋转速度与弯曲量的比值为125r/rad时,矫直效果较好。长径比、初始挠度(大小及挠曲形式)以及初始残余应力对矫直效果影响较小,采用相同的工艺参数均取得了良好的矫直效果。数值模拟结果验证了工艺的可行性,无需经过复杂的初始挠度测量,光轴和阶梯轴矫直后残余挠度均在0.1mm以内。     

往复密封数值仿真模型及试验验证

基于混合润滑理论建立往复密封数值仿真模型,该模型综合考虑了密封系统中密封件的宏观固体力学变形、密封接触区微观粗糙峰接触、油膜厚度分布等因素,可以分析得到往复密封摩擦力、泄漏量等关键性能参数。以往复密封常用的斯特封为研究对象,通过往复密封基础试验台测量表征往复密封特性的关键参数摩擦力及泄漏量。试验与仿真结果表明:斯特封的瞬时摩擦力随着介质压力的升高而增大,反装斯特封的泄漏量随着往复行程的累积而增加。试验测量结果与仿真模型计算结果基本一致,验证了仿真模型的正确性。     

钢筋弯曲回弹试验及其数学模型校正

对不同材料,不同规格的钢筋进行不同角度弯箍试验,并对弯箍试验建立数学模型,将试验测量数据与理论计算结果对比,通过数据对比,对理论计算公式进行修订,使该理论计算公式得到进一步的优化,并广泛应用于设计、实际生产等具有重要的参考意义。     

拼焊宽板V形自由弯曲回弹预测及试验验证

在平截面和平面弯曲等一系列假设条件下,建立拼焊宽板V形自由弯曲回弹的解析预测模型,所建立的回弹预测模型考虑差厚拼焊板截面几何的非对称性,确定差厚拼焊板在指数硬化规律下的应力中性层的位置。在自由弯曲卸载分析阶段,引入两母板间相互作用弯矩,基于单一母板求解拼焊板母板回弹后的弯曲角。采用Fortran语言编制计算程序,应用增量数值方法求解差厚拼焊宽板V形自由弯曲模型中行程与弯曲角和回弹后弯曲角的非线性隐式关系。将V形自由弯曲模具装至改造后的拉伸试验机的活动横梁上,在不同的凸模行程下,分别对两种料厚比(0.8/1和2.5/2)拼焊板进行V形自由弯曲试验,试验结果与拼焊板V形自由弯曲预测模型的计算结果较吻合,为拼焊板V形弯曲回弹实时控制技术研究奠定理论和试验基础。     

大挠度欧拉梁三参数曲率模型及其在平面柔顺机构中的应用

提出了一种基于二次Bemstein多项式的平面大挠度欧拉梁三参数曲率模型.三个曲率参数视为描述梁平衡位形的广义坐标,应用微分几何曲线论基本定理建立梁弯曲的转角方程和积分形式的挠曲线方程,基于虚功原理导出了以三个曲率参数为基本未知量的平面欧拉梁大挠度弯曲的几何非线性平衡方程,并给出了采用高斯积分近似以及牛顿-拉弗森迭代法...     

三辊非对称滚弯成形的数值仿真及试验验证

基于有限元法对三辊非对称滚弯成形工艺进行了研究,对比分析了三辊非对称滚弯成形和三辊对称滚弯成形过程中,变形区应力场、板材上表面的塑形应变场及卷制力的变化规律。仿真结果表明：侧辊位移进给量相同的工况下,三辊非对称滚弯成形的卷制力大于三辊对称滚弯成形的卷制力;三辊非对称滚弯变形区的纵向应力和径向应力均大于三辊对称滚弯成形的纵向应力和径向应力;三辊非对称滚弯成形板材压弯段的成形质量高于三辊对称滚弯成形的成形质量。最后,经三辊非对称滚弯试验验证,有限元模型的成形误差为6.8%,有较高的精度。     

基于场曲的物像间曲直面的换算及其应用

从点源圆孔衍射的成像原理出发,经过适当推理得到仅有场曲像点的光强和位置的计算式,进而分析探讨了基于场曲的物像间曲直面的换算原理与方法及其应用。该方法有利于光学设计中对场曲进行像差平衡与校正、光学加工中对场曲的检测与修正、数码成像时做场曲的电子校正以及虚拟测量中的曲直面换算等。