多层U形膨胀节试验研究(三)—应力测试

本文介绍了多层U形膨胀节的应力测试结果及典型的应力分布曲线,探讨了EJMA设计公式的基础、层间间隙对应力状态的影响、膨胀节的椭圆度、膨胀节壁厚减薄、波形尺寸偏差的影响等问題,指出了制造厂要获得波形尺寸精确的膨胀节之关键所在.     

超塑成形的钛合金波形膨胀节质量检测和分析

对等离子弧焊和激光焊筒坯超塑成形的两组DN250钛合金波形膨胀节进行了检测,检测结果表明,超塑成形的钛合金波形膨胀节波峰壁厚减薄率超过20%,柔度和补偿性能优良,明显优于不锈钢波形膨胀节;稳定性试验、耐压试验和气密性试验均符合设计要求;激光焊波形膨胀节在行程为15 mm的情况下,平均疲劳次数为1700次,其疲劳寿命比等离子弧焊波形膨胀节的疲劳寿命高20%以上。     

TA1板单点渐进成形壁厚变化规律的数值模拟研究

钛及其合金应用越来越广泛,目前单点渐进成形技术已经开始运用于钛及其合金的成形加工,但仍存在成形件壁厚过度减薄的问题,严重影响了成形件的成形质量。文章以TA1钛合金板材成形方锥形件为研究对象,运用Abaqus有限元仿真软件,依据单一变量原则,分别探究工具头直径、底面边长、板材原始厚度和螺距等工艺参数对成形件平均壁厚减薄率与最大壁厚减薄率的影响规律。结果显示:增大工具头直径,平均壁厚减薄率随之增大,最大壁厚减薄率随之减小;平均壁厚减薄率和最大壁厚减薄率都随着底面边长的增加而增加;板材原始厚度增加,平均壁厚减薄率与最大壁厚减薄率都随之减小;随着螺距的增加,平均壁厚减薄率逐渐减小,最大壁厚减薄率逐渐增大。     

机械式胀形关键因素对桥壳壁厚分布的影响

采用有限元模拟与试验相结合的方法,以ABAQUS软件为平台,建立桥壳机械式胀形工艺有限元模型,分析不同工艺参数对桥壳壁厚分布的影响规律。模拟结果表明:沿桥壳切口边缘壁厚分布不均匀,存在明显的壁厚增厚和减薄区域。增加工艺孔长度,壁厚减薄量显著减小,分布更均匀;增加工艺孔宽度,桥壳壁厚发生严重减薄的范围缩小,壁厚增厚量、减薄量均减小,分布均匀性提高;而两端施加轴向压力对壁厚分布影响较小。开展物理实验验证,测得的桥壳壁厚分布规律与模拟结果相一致,验证了数值模拟的可靠性。     

渐进成形锥形件壁厚的正弦定理预测精度研究

采用不同加工参数渐进成形铝板锥形件,分析渐进成形过程中锥形件的壁厚变化规律,通过比较不同加工条件下实测板料厚度的变化和差异,并与正弦定理的预测值进行对比,研究了正弦定理对渐进成形锥形件壁厚预测的适用范围和精确度。结果表明:渐进成形锥形件过程中板料壁厚的变化经历了壁厚减薄、壁厚回升和壁厚稳定三个阶段,板料在壁厚减薄区和壁厚回升区之间的"最小值点"最易破裂。通过对比实测壁厚与正弦定理理论预测的壁厚发现,在壁厚稳定区的壁厚值最接近正弦定理的理论预测值,正弦定理适用范围在板料的壁厚稳定区。一次加工产生加工硬化,导致二次加工时在接合处的板料难以变形,平均误差率较高。大部分渐进成形锥形件壁厚稳定区实测的板料壁厚比正弦定理的理论预测值略低1%~2%,且进给量对正弦定理精确度的影响较大。此外,采用列文伯格-麦夸特算法和通用全局优化法建立了锥形件壁厚稳定区以及壁厚减薄区和壁厚回升区的壁厚模型经验公式。     

差厚拼焊管胀形减薄率不均匀性分析

结合有限元数值模拟和试验,研究差厚拼焊管胀形减薄率分布规律,并从应变状态和应变历史角度分析减薄率不均匀性产生的原因,进而研究厚度比、长度比及硬化指数n对减薄率分布的影响。结果表明差厚拼焊管胀形时薄、厚管不同部位始终处于不同的轴向应变状态,导致在发生相同的环向应变时,厚向应变分布不均。厚管愈靠近焊缝区域减薄率愈小,薄管愈靠近焊缝减薄率愈大。厚度比和硬化指数n对壁厚分布影响明显,厚度比越大、n值越低,胀形后薄、厚管的壁厚差越大;但厚度比影响主要集中在焊缝附近,n值影响整个胀形区的壁厚分布。     

从离心压缩机弯管流动分析探寻壁厚减薄原因

正油田天然气离心压缩机经过几个检修周期的运行后,其系统工艺管线的弯管部分较之直管段,壁厚减薄更为严重,现场通常采用定期测量壁厚的办法进行监测,防止安全事故的发生。通常检测弯管外侧壁厚,弯管内侧与直管段相连的部分未引起足够的重视。本文通过弯管内的流动分析,找到了外侧壁厚减薄的原因主要是冲刷和腐蚀,内侧与直管段连接处壁厚减薄的主要原因是边界层分离造成的腐蚀,并进行了有关对策措施的探究。     

金属板料单点增量成形厚度减薄率的预测与控制

金属板料单点增量成形过程中成形区域厚度减薄率过大是影响成形极限的一项重要因素,预测成形区域壁厚是控制减薄率的重要方法。选取1060铝板,对单点增量成形过程中的壁厚变形过程进行分析,利用Abaqus有限元分析软件,建立单点增量成形有限元模型,利用仿真结果拟合出精度较高的壁厚预测公式,分析工具头直径、层间距、进给速度、板料厚度、成形角度等工艺参数对减薄率的影响规律,并通过试验验证有限元模拟的正确性,并提出通过改变成形轨迹控制减薄率的方法。结果表明:拟合出的壁厚预测公式所求得壁厚值比正弦定理所求得的壁厚值更接近实验值;壁厚减薄率值随着工具头直径、成形角度和板料厚度的增大而增加,随层间距的增加而减小,进给速度对减薄率影响不显著,成形角度是影响减薄率的最重要因素;采用压入点均布的成形轨迹可有效减小减薄率。     

筒形件充液拉深预胀作用仿真分析研究

利用有限元对不同预胀压力下的筒形件充液拉深过程进行仿真,指导该类筒形零件预胀压力的选取。结果表明:初始预胀形能够提高零件的成形质量,有效降低壁厚减薄;预胀压力过大导致零件壁厚分布不均匀,减薄率增加;最小壁厚随着预胀压力的增大,先增大后减小。     

塔设备外壁腐蚀减薄的安全分析及对策研究

为解决塔设备发生保温层下的腐蚀导致壁厚局部减薄问题,通过常规的强度计算方法和有限元方法进行壁厚计算分析,并采用超声测厚,了解最小壁厚,以确定相应的修复补强方案。对于发生壁厚减薄的塔设备,可以根据实际减薄情况进行修复。根据修复补强方案,通过补强或加固,可有效降低塔体减薄区域的应力水平,提高塔体的稳定性。经多台塔设备的加固工程实践,表明修复方案能有效抵御台风的侵袭,保证塔设备的安全运行。     

数控弯管中芯棒对管壁厚减薄作用的有限元分析

通过对数控弯管过程的三维有限元模拟 ,获得了芯棒提前量、芯棒与管材间的间隙对管壁厚减薄的影响规律 :( 1)随着芯棒提前量的增大 ,管材壁厚减薄率增大。 ( 2 )当芯棒不提前时 ,随着管材与芯棒间间隙的增大 ,管材壁厚减薄率减小 ;当芯棒提前量在 0 .8E～ 1.2E范围时 ,随着管材与芯棒间间隙的增大 ,管材壁厚减薄率的变化趋势为先减小再增大     

拉弯辅助渐进成形直壁件试验研究

针对传统直壁件多道次渐进成形工艺存在的路径规划复杂、加工时间长、壁厚过度减薄的现状,提出了一种拉弯辅助渐进成形直壁件的新工艺。该工艺包含三个步骤:预成形、拉弯组合成形直壁和校形。基于此工艺进行了试验研究,结果表明:拉弯组合成形直壁件壁厚减薄程度小,壁厚分布均匀,加工时间明显缩短,更加符合实际生产的需要;预成角直接决定直壁件最终壁厚,预成形角越大,壁厚减薄越大;在周向压应力的作用下,直壁部分出现局部区域增厚现象,且预成角越小,增厚区域越大。     

超塑成形的钛合金波纹管壁厚分布规律研究

以DN250双波Ti-6A l-4V钛合金波纹管为例研究了采用超塑胀形/轴向加载复合超塑成形工艺成形的钛合金波纹管的壁厚分布规律。用ARVIP3D刚粘塑性壳单元有限元软件模拟了波纹管在胀形、合模和充满3个阶段的壁厚减薄情况,分析了筒坯长度和胀形阶段的变形量对超塑成形后波纹管厚度分布情况影响。通过实验研究了波纹管的实际壁厚分布曲线。结果表明,与其它成形方法相比,超塑成形的波纹管波峰壁厚减薄率较大,壁厚分布可用JIS公式粗略估算。     

异型薄壁壳体强力旋压三维有限元模型的建立

基于ABAQUS/Explicit平台,在解决建模过程中有关旋轮定位、旋轮运动轨迹确定、连续变壁厚坯料壁厚定义的实现等关键问题的基础上,建立了异型薄壁壳体强力旋压三维弹塑性动态显式有限元模型。基于该模型研究发现:在成形过程中后期,旋轮前方易于出现金属堆积,从而使后方材料拉薄,尤其是靠近工件口部的部位壁厚剧烈减薄。提出了通过控制坯料局部厚度和旋轮与芯模间间隙的方法来改善成形过程中金属堆积和壁厚过度减薄现象。     

甲糖分离机转鼓破裂事故的研究分析

通过现场检查、试样检测和应力分析,确定转鼓壁厚严重减薄是该离心机事故的主要原因,而转鼓壁厚减薄的主要原因是糖浆液中的微晶粒磨损和冲蚀转鼓。建议对使用10年以上的离心机转鼓的壁厚、焊缝、硬度等需进行安全检测。     

船用大直径厚壁管数控弯曲工艺参数对壁厚影响的显著性分析

为实现船舶管件数控弯曲精确成型,更好地研究船用大直径厚壁管壁厚变化率,提高其成型质量,需对其弯曲过程中壁厚减薄进行有效控制。基于有限元分析软件Dynaform建立船用20#管绕弯成型过程有限元模型,对其进行可靠性验证,再通过有限元分析和虚拟正交试验对弯曲段外侧最小壁厚数据进行极差分析和方差分析,研究工艺参数对于壁厚减薄影响的显著性及规律。结果表明:管件数控弯曲成形过程中工艺参数对最大壁厚减薄率影响的显著性顺序依次为:芯棒与管材摩擦系数、芯棒前伸量、芯棒与管材间隙、夹模与管材间隙;壁厚减薄率随着芯棒与管材摩擦系数、芯棒前伸量以及夹模与管件间隙的增大而增大,随着芯棒与管件间隙增大而减小。同时利用多元线性回归方法建立显著性工艺参数与最大壁厚减薄率之间的回归方程,经对比验证,对于规格为Φ140mm×4.5mm(t)×420mm(R)船用20#大直径厚壁管,此回归预测模型结果与正交试验之间的相对误差不超过5%。     

基于参数反演算法的铁磁构件腐蚀减薄缺陷脉冲涡流检测方法北大核心CSCD

为减小脉冲涡流检测技术在承压设备壁厚腐蚀减薄检测中的误差,基于铁磁平板脉冲涡流场的时域解析式,建立时域感应电压测量值与理论计算值之间的最小二乘参数反演。将被检构件的电导率设为固定常数,然后将2处检测点壁厚的反演结果作对比,得到2处检测点之间壁厚相对变化量。在钢板上加工矩形槽缺陷,实验验证了文中相对壁厚检测方法,可消除构件电导率设定值的影响。当腐蚀区域面积大于探头足底面积时,可准确扫查出腐蚀区域的剩余壁厚,且对腐蚀区域的边缘有较好的识别能力;当减薄区域面积小于探头足底面积时,局部腐蚀缺陷的减薄程度会被低估。利用脉冲涡流法检测铁磁构件相对壁厚,无须与被检构件接触,检测结果直观,重复精度高,可用于工业上带包覆层铁磁构件壁厚腐蚀减薄的无损检测与评估。     

容器壁厚的超声监测

超声波在同一均匀介质中传播时,声速为一常数;在不同介质的界面上则具有反射特性。超声波测厚仪就是利用这一特性,采用脉冲反射法进行测厚的。 当探头接触被测件表面时,探头上发生的超声脉冲波即从接触面向被测件传播,在到达被测件的另一面时,遇到不同介质的界面,又反射回来被探头接收。这样,只要测出从发射一脉冲到接收反射脉冲所需时间,乘上被测件的声速常数,就是超声脉冲所经历的来回距离。据此即可算出被测件的厚度。 容器壁厚,尤其是盛装酸、碱或其它腐蚀性介质的容器壁厚,在使用一定年限后必然会减薄。当壁厚减薄到一定程度时,就会给安全生产造成威胁;如果是压力容器,其危险性就更大。因此,定期对容器壁厚进行监测,及时掌握壁厚减薄量,是保证安全生产、防止恶性事故发生的重要措施。     

某迫击炮身管结构优化分析（英文）

考虑采用新型工艺后材料最大弹性极限,研究了某迫击炮身管壁厚减薄的结构优化方法。首先,采用有限元方法进行静态分析,通过三维软件UG建立了身管实体模型。对身管结构进行合理简化后,导入到ANSYS中进行膛压分析计算,得到了身管不同位置管壁所受应力随壁厚减薄的变化曲线。综合分析各种壁厚减薄方案,得到了身管承载性能最优的方案,并采用流固耦合动态响应加以验证。结果表明,静态分析结果较动态分析结果更接近真实受力状况。最终,迫击炮身管结构重量经仿真优化后可减轻13%,因而,该身管轻量化方法有效而可靠。     

某迫击炮身管结构优化分析

考虑采用新型工艺后材料最大弹性极限,研究了某迫击炮身管壁厚减薄的结构优化方法。首先,采用有限元方法进行静态分析,通过三维软件 UG建立了身管实体模型。对身管结构进行合理简化后,导入到 ANSYS中进行膛压分析计算,得到了身管不同位置管壁所受应力随壁厚减薄的变化曲线。综合分析各种壁厚减薄方案,得到了身管承载性能最优的方案,并采用流固耦合动态响应加以验证。结果表明,静态分析结果较动态分析结果更接近真实受力状况。最终,迫击炮身管结构重量经仿真优化后可减轻13%,因而,该身管轻量化方法有效而可靠。