碟形封头冷旋压成形时的数值分析及旋压力计算

建立了碟形封头冷旋压的三维有限元数学模型,分析了封头在冷旋压成形过程中应力应变的分布规律,计算了旋压力并分析了其变化的原因,为更有效地进行旋压加工前的科学预测、工艺优化和进一步定量控制提供了可靠方法和依据.     

TP304不锈钢薄壁管的表面残余应力

利用X射线应力测试仪分别测定了TP304不锈钢无缝薄壁管管身的表面轴向和切向残余应力,并分析了表面残余应力的形成原因。结果表明:该不锈钢管表面存在较大的残余应力,且分布极不均匀;另管表面的切向残余应力大于轴向残余应力,前者为后者的1.5~2.5倍;该不锈钢管生产过程中的冷拔、冷矫直等工艺、固溶保温时间不足以及钢管表面存在局部缺陷等都是导致其表面残余应力较大的原因。     

304不锈钢低温分离器开裂原因分析

采用残余应力检测、常规力学性能试验以及金相分析等方法对304不锈钢低温分离器的封头开裂原因进行分析。结果表明,开裂是由应力腐蚀引起的;其原因是工作介质中有含量较高的硫,而封头一筒体对接环焊缝区域存在的残余应力促使开裂的发生。     

X65管线厚板控冷残余应力的数值分析

为研究X65管线厚板控制冷却时板厚方向的残余应力,通过开发线性混合热膨胀模型、拓展Avrami相变动力学模型和应用Leblond模型建立了热力耦合有限元模型,用该模型研究了控冷工艺、相变效应对残余应力的影响.结果表明:当上表面层流冷却系数由1 mW/(mm2.K)分别增至2、3 mW/(mm2.K)而下表面维持1 mW/(mm2.K)不变时,上、下表面与心部两侧的平均温差由0℃分别增至9、10℃,上表面一侧的拉应力峰值锐减188 MPa,并使上表面和心部附近的拉、压应力峰向下表面方向大幅迁移,即上下表面的不对称控冷加剧了板厚方向温度和残余应力的不对称分布;实际控冷工艺下,相变效应通过产生拉、压应力峰值分别为779、-454 MPa的应力而显著影响板厚方向的残余应力.     

不锈钢管冷旋压成形试验

介绍了3种奥氏体不锈钢材料的特性,主要旋压工艺参数对旋压成形的影响.在不同工艺参数下,采用三旋轮错距、无中间退火、直接强力冷旋压工艺,对3种奥氏体不锈钢管材料进行反旋压成形,分析了不同参数下奥氏体不锈钢管旋压成形的特点,提出了针对3种奥氏体不锈钢管冷旋压的合理工艺参数.     

喷丸残余应力对30CrMnSiNi2A高强钢疲劳性能的影响

引言 金属材料的疲劳破坏和应力腐蚀破坏绝大部分起源于表面或近表面层,这是由试件或零件的表面具有独特的状况而决定的。所谓表面状况,这里系指各种类似裂纹的缺陷(如表面机械划伤,焊接裂纹,锻铸缺陷,脱碳,合金元素贫化,非金属夹杂物等),以及由冷热加工引起的残余应力(主要是残余拉应力)。由     

大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形缺陷分析

目的掌握大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形过程中不贴模、局部隆起、局部减薄等缺陷的形成机理。方法基于ABAQUS/Explicit软件平台,建立了大直径薄壁铝合金封头剪切旋压成形有限元数值模型,采用该模型研究了该成形过程中缺陷的成形机理。结果发现局部卸载回弹是导致旋压不贴模的主要原因,且回弹越大,局部减薄越严重。结论通过工艺参数的合理取值,可有效抑制缺陷的产生,在试验中获得合格的工艺样件。     

双辊夹持板料旋压成形过程塑性变形行为的研究

双辊夹持式板料旋压成形是用来加工薄壁回转体法兰零件的新工艺。为了研究其旋压成形过程中的塑性变形行为,利用ABAQUS软件建立了双辊夹持旋压成形过程的三维有限元模型,并进行了薄壁回转体法兰零件的旋压成形过程的数值模拟,获得了成形过程中等效应力、应变及壁厚的分布。研究了翻边长度对成形件应力应变及壁厚减薄率的影响规律。结果表明等效应力、应变及最大壁厚减薄率均随着翻边长度的增大而增大,由此根据不同的毛坯材料可以确定相应的最大翻边长度。     

铜合金厚板封头零件的旋压加工

目的加工出8 mm厚的较大尺寸铜合金封头零件。方法利用卧式数控旋压机,采用普旋成形进行封头零件的制备。结果通过工艺试验摸索采用卧式数控强力旋压机进行普旋,加工出厚度8 mm的铜合金球形封头零件,拓宽了设备的加工范围,开创了厚板普旋成形的先例,为铜合金球形零件的旋压加工增添了一条新方案。结论采用普旋加工厚板铜合金材料封头类零件是可行的,相对其他加工方案具有一定的成本优势,应对材料的减薄、解决零件贴模是旋压加工成败的关键。     

换热器汽包封头泄漏原因分析

在检修雏护换热器汽包时发现汽包封头泄漏，在汽包封头的阀盖角焊缝处出现裂纹，裂纹平行于焊缝。采用宏观形貌分析、化学成分分析、金相检验、显微硬度测定、能谱分析以及应力分析等方法对泄漏处进行了分析。结果表明，汽包中水质含有较高浓度的碱性元素和氧、硫、氧等强腐蚀性元素，又在焊接残余应力的作用下发生应力腐蚀开裂，最后导致汽包封头产生泄漏。     

激光相变硬化残余应力研究

本文主要采用X射线法对激光相变硬化处理后试样表面至内部的残余应力进行逐层测定。并辅以小孔应力释放法予以比较。结果表明:在通常激光相变硬化处理参数下,碳钢的残余应力按正弦波规津分布。表面为压应力,内部为拉应力。其幅值随激光参数减小而减小。二次激光相变硬化处理的残余应力为拉应力。本文对残余应力在激光相变硬化处理热循环过程中的形成进行了解释。在最初升温阶段,表面发生热塑性变形而形成少量压应变。在随后的冷却过程中产生拉应变。当发生奥氏体向马氏体组织转变时,又产生压应变。因此,最终残余应力状态是表面达到的温度,塑性屈服量,组织转变量等因素综合影响的结果。而与是终形成的组织,残余奥氏体量等没有对应关系。     

大型筒体对轮强力旋压成形特征与规律研究

目的 研究大直径薄壁筒体在对轮强力旋压过程中的应力–应变分布情况和材料流动特征,探明减薄率、进给比和主轴转速等工艺参数对成形结果的影响规律。方法 利用Forge仿真平台建立2.25 m级5052铝合金筒体对轮强力旋压的有限元模型,分析筒体成形过程中的应力–应变状态和主要工艺参数对成形精度与旋压成形力的影响规律。结果 在对轮旋压成形过程中,筒体内外侧应力–应变呈对称分布,成形区域内材料呈扇形流动。工艺参数对成形工件壁厚精度和旋压成形力的影响主次顺序为:减薄率＞进给比>主轴转速。结论 各工艺参数的增大均会降低工件的壁厚精度,减薄率和进给比的增大会引起旋压成形力增大,而主轴转速增大会使旋压成形力轻微减小。     

N80钢管残余应力的测试与分析

采用全释放法测试N80钢管的残余应力，结果发现：无论是直管还是发生变形的弯管在它们的同一部位，其内表面与外表面的残余应力是不均匀的，而且沿内圆周或是外圆周其残余应力的分布也不均匀。得出高的残余应力加上分布的不均匀性是钢管发生弯曲变形的主要原因之一。     

基于数值模拟的选区激光熔化成形残余应力演化研究

目的 以选区激光熔化成形（SLM）试件的残余应力为研究对象,研究残余应力对成形质量的影响,为SLM成形的产业化应用提供理论依据。方法 以316L不锈钢粉末为原材料,利用Altair Inspire软件的Print3D模块分析SLM成形中支撑、成形角对残余应力的影响及残余应力的演化规律,并进行实验验证。结果 SLM成形最大残余应力出现在零件与基板结合面,添加支撑可减小残余应力。零件不同位置残余应力的演化规律不同。顶部残余应力呈先增大后减小的趋势,底部两侧残余应力呈缓慢上升的趋势;底部中间残余应力的演化规律较为复杂：起先残余应力随温度的降低而增大,当温度降到最低点时达最大值;随后在热累积作用下,残余应力先减小后增大,当达到去应力退火温度时,残余应力又减小并在一定范围内波动。残余应力随着成形角的增大呈先增大后减小再增大的趋势,当成形角为60°时,残余应力较小。结论 在SLM成形时,在零件底部添加支撑可将最大残余应力位置转移到支撑上,从而减小成形件内部的残余应力,提高成形质量。成形零件不同位置残余应力的演化规律不同,成形角对残余应力的影响也不同,成形时应根据零件工况制定合适的打印策略。     

变厚度轮辐强力旋压成形过程的分析

利用ABAQUS/Explicit模拟了变厚度轮辐双道次强力旋压过程,给出了建模和分析结果.轮辐旋压成形伴随板坯的剧烈减薄,收口区域较难成形,减薄率达50%,在计算中,轮辐有限元网格畸变严重,为此运用ALE技术改善网格质量,提高了计算精度.对模拟的旋压轮辐厚度与实验测量值进行了对比,二者吻合较好,验证了计算模型和结果的可靠性.通过ABAQUS/Standard计算了轮辐旋压成形后的回弹变形量和残余应力,分析成形后轮辐等效应变分布及回弹特征,研究发现,回弹变形量与旋压成形时壁厚变化量成正比.     

不锈钢管冷旋压热力耦合有限元模拟

针对316不锈钢管建立了三维热力耦合有限元模型,对其冷旋压过程进行模拟。在模拟的过程中施加了对流和热传导边界条件,计算了成形过程中的受力特征、运动轨迹、接触特征以及温度场的情况。通过有限元模拟可以为分析不锈钢管冷旋压成形及组织状态提供有力依据,进而有效地指导生产实践。     

核电站控制棒驱动机构Canopy焊缝焊接温度场和应力-应变场模拟

目的 研究机加工和拉拔2种成形方式下得到的填充环对Canopy焊缝的影响,获取焊接焊缝成形、焊接残余应力和变形的相关数据,以指导Canopy焊缝焊接工艺。方法 采用数值模拟的方法,建立Canopy焊缝焊接数值分析模型,模拟焊接温度场、焊接残余应力和焊接残余变形。结果 拉拔成形环焊接熔池高度为9 mm,机加工成形环焊接熔池高度为8.3 mm;机加工成形环焊接最大残余应力为255.6 MPa,而拉拔成形环焊接最大残余应力为277.8 MPa,均出现在管座紧贴焊缝的位置;机加工成形环焊接残余变形为0.19 mm,拉拔成形环焊接残余变形为0.186 mm,最大残余变形均出现在焊接起始位置附近,在焊缝与管座交接的位置。结论 熔池形貌直接影响了热影响区域的大小,拉拔Y型环焊接熔池高度更大,焊接的热影响区域更大;拉拔Y型环焊接残余应力略大于机加工Y型环焊接残余应力;机加工成形环和拉拔成形环焊接残余变形相近。     

钢丝绳成形力学行为的非线性有限元分析

钢丝绳捻制成形过程属于三维梁大转动弹塑性变形问题。钢丝绳的加工应力不仅影响成形性，而且由其引起的残余应力对钢丝绳结构强度有很大影响。为保证钢丝绳成形模拟计算精度和效率，从而为钢丝绳成形工艺与结构强度的合理设计提供依据，本研究建立了考虑大转动几何非线性和材料非线性的共转坐标系弹塑性有限元计算基本方程，在此基础上编制了钢丝绳成形过程模拟计算程序。通过数值模拟计算分析钢丝绳捻制成形过程的反扭转系数对加工应力应变分布和残余应力的影响，计算结果表明：反扭转系数对捻制成形过程中应力应变和残余应力及形状冻结性有显著影响，合理的反扭转系数应取略大于1.0的值。实验结果证实了本文提出的捻线成形过程数值模拟几何模型和有限元计算模型的有效性。     

无缝气瓶热旋压收口成形工艺数值模拟研究

本文采用有限元分析软件ABAQUS对无缝气瓶热旋压收口成形工艺进行模拟研究,分析了不同工艺参数对气瓶热旋压成形的影响。模拟结果表明,无缝气瓶热旋压收口成形过程中,随着旋压温度的升高和进给比的增加,起旋点处最小壁厚减薄,瓶肩最大壁厚处壁厚增加;随着旋压温度的升高,最大等效应力不断减小,最大等效应变不断增加;随着进给比增加最大等效应力应变都略有增加;旋压力随着温度的升高和进给比的减小而降低。     

LNG储罐泄漏原因分析

某天然气公司LNG储罐在安装使用5a(年)后,内罐的底部封头部位发生泄漏。通过宏观检验、化学成分分析、金相检验、力学性能试验及断口分析等方法对该储罐泄漏原因进行了分析。结果表明:封头母材在成型过程中发生了形变诱发马氏体相变,部分奥氏体组织转变为形变马氏体,组织脆化;服役时,封头直边段需要承受较大介质内压,加之焊接残余应力以及充装过程中温差应力的共同作用,封头近焊缝部位出现沿晶裂纹,最终导致开裂失效。