管材弯曲有限元仿真分析及试验研究

利用有限元仿真分析方法对管材弯曲成形过程进行数值模拟,指出了弯曲过程中开裂、起皱、截面畸变等缺陷,分析了弯曲区域内管材壁厚变化规律.在此基础上进行工艺试验,并对试验后管材壁厚进行分析.试验结果与仿真分析结果吻合良好,两者均表明,弯曲过程中,弯角外侧管壁肇厚减薄,弯角内侧管壁壁厚增加,最大减薄和最大增厚均处于弯角中间部位.管材弯曲过程中,弯角外侧平均壁厚应变ε_t随着相对弯曲半径R/to的增大而减小;当R/to过小时,管壁外侧会过渡减薄,甚至破裂.     

某船用锅炉过热器爆管原因分析

对某爆裂的船用锅炉过热器管进行了成分分析、力学性能测试和金相观察,对其断口进行了宏观和微观形貌分析.结果表明:锅炉对流过热器管子内部结垢严重,使过热器管长期过热产生热时效,管壁显微组织中的珠光体发生中度到完全球化,导致材料老化.同时由于管壁发生垢下剥蚀,管壁减薄,使得管于强度下降,最终导致热器管在强度薄弱处爆裂.     

助推作用对大口径铝合金薄壁管数控弯曲壁厚减薄和回弹的影响

以有限元软件Dynaform为平台,建立了大口径薄壁管数控弯曲及回弹的有限元模型,分析了压块助推速度和压块与管子之间的摩擦系数对壁厚减薄和回弹角的影响规律。结果表明,压块与管子之间没有摩擦或者压块的助推速度为0.9、助推速度为1.0且压块和管子间摩擦系数为0.1的条件下,管子壁厚减薄超过航空标准中允许的最大减薄量0.4375mm。在压块的助推速度不变的条件下,压块与管子之间摩擦系数从0.1增加到0.3,能够有效地降低管外侧的壁厚减薄,但是回弹角也会明显增大。当压块与管子之间的摩擦系数为定值时,助推速度从1.0增加到1.2,对管外侧壁厚减薄的改善作用不大,回弹角没有明显变化。     

管材三维无芯弯曲过程有限元模拟

建立了管材三维弯曲成形有限元模型,对管材弯曲成形过程进行模拟,分析了管材弯曲过程中应力、应变分布情况,探讨了弯曲角速度对管材成形过程的影响。结果表明,管材弯曲过程中,弯角外侧管壁壁厚减薄,弯角内侧管壁壁厚增大。弯曲角速度越大,管材内外侧壁厚变化越大,越容易发生拉裂、起皱等畸变。     

圆管弯曲加工过程的数值模拟

采用显式有限元分析软件LS—DYNA，对于圆形钢管的弯曲加工过程进行数值模拟。圆管弯曲加工模型是常见的回转引伸弯曲加工方式，并在分析模型中考虑了阻止钢管在弯曲加工过程中起皱和截面扁平化的芯轴，以及为了防止钢管弯曲的外侧的壁厚过分减薄在钢管的末端加上压力。通过数值模拟得到管壁的最大减薄和增厚部位，并讨论了芯轴的摩擦系数和钢管末端的压力对管壁厚度变化的影响。     

TA2钛环形管热推成形的三维有限元数值模拟

应用商业有限元软件ANSYS对TA2钛环形管热推弯曲成形过程进行了有限元数值模拟。并对成形过程中环形管内侧凹边、外侧凸边及侧面的应力、应变分布数据以及弯曲成形过程中壁厚的变化进行了分析。结果表明：管件峦变形过程中等效应力值总的变化随着弯曲角度的的增大而增大，而且弯曲管件的内侧凹边管壁的应力值比外侧凸边管壁要大，内壁受到压应力而外壁受到的拉应力；等效应力变数值内侧管壁的应变值比外侧管理壁要大，在弯曲过程中由于弯曲半径小，弯曲变形大，在弯制过程中，弯管内侧凹边受压缩使壁厚墙厚，而外侧凸边因受拉伸而壁厚减薄。数值模拟与实验所得结果一致。     

低碳钢/铝合金双层管充液弯曲变形规律

为解决传统技术无法制造大径厚比、小弯曲半径铝合金薄壁弯管的难题,提出采用双层管充液弯曲新方法。运用数值模拟研究厚度比和内压对低碳钢/铝合金双层管充液弯曲过程中起皱行为和壁厚分布的影响。结果表明,随着厚度比的增加,起皱的现象得到缓解直至消除,内层弯管外侧减薄率逐渐减小,壁厚分布更为均匀;随着内压的增加,起皱现象逐渐延缓,内层管壁厚最大减薄率增加,因此增加厚度比和内压均有助于提高双层管弯曲成形的稳定性。通过实验成功研制出径厚比为63的铝合金薄壁弯管件,外侧最大减薄率为24%。     

不同热处理工艺下L245M钢级小弯曲半径感应加热弯管性能的研究

对不同热处理工艺下的L245M钢级小弯曲半径感应加热弯管壁厚分布、力学性能、金相组织进行了检验分析.发现在感应加热弯制后弯曲段管体壁厚发生了明显变化,外弧侧壁厚减薄,内弧侧壁厚增厚.回火处理后,管体壁厚出现回弹;与母管相比,感应加热弯制后弯曲段内弧侧管体强度略有升高,而外弧侧管体强度明显升高,强度增加了近200MPa,...     

圆管绕弯壁厚变化的数值模拟研究

应用有限元软件ABAQUS对圆管绕弯成形过程进行数值模拟,研究了相对弯曲半径R/D、摩擦条件及弯曲角度对弯管壁厚变化的影响规律.研究结果表明:随着R/D值的增加,弯曲外侧最大壁厚减薄率和弯曲内侧最大壁厚增厚率都呈下降趋势;随着摩擦系数的增大,管弯曲外侧壁厚变薄率、弯曲内侧壁厚增厚率都迅速增大;弯曲角度越大,壁厚减薄率和增厚率也越大.实验验证表明,模拟结果与实验结果基本一致.     

火电厂屏式过热器热腐蚀失效原因分析

对某燃煤火电厂锅炉屏式过热器爆管原因进行了探讨,并利用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、X射线衍射仪(XRD)和金相显微镜对腐蚀产物的成分和形貌进行分析.实验结果表明:复合硫酸盐对管壁的热腐蚀,造成管壁减薄严重,与屏式过热器管子内部存在的异物共同导致过热爆管.     

基于Ansys ls-dyna的复合连续弯曲弯管的数值模拟

基于Ansys ls-dyna及Ls-prepost的对同曲率弯管连续二次弯曲进行数值模拟。利用Ansys ls-dy na软件,基于多弯曲模组,实现弯管的二次弯曲。在弯管的成形过程中,观察弯管的成形变化,包括弯管最外侧的减薄率及内侧的增厚率,同时在二次弯曲建模网格划分过程中,采用自适应网格技术,更加贴近实际地反映成形中应力应变的变化。在Ls-prepost中进行后处理,观察管壁减薄率等的变化。弯管的同曲率连续弯曲数值模拟结果有助于工程实际的应用,同时有限元方法有助于促进对弯管弯曲成形的研究。     

钛合金管路连接件氩弧焊常见缺陷及控制

钛合金材料以其机械强度高、密度小、耐高温、耐腐蚀等优良特性,在航空航天领域得到了广泛的应用。在星船的控制推进系统使用较多的为钛合金TC4,管壁不超过Ф10mm的小口径薄壁管材,壁厚一般不超过1mm,管子与管座(材料为TC4)搭接氩钨焊后形成管路连接件,主要用于卫星推进控制系统推进剂的输送。但该材料焊接加工性较差,容易产生缺陷,力学性能受到影响,     

CT20钛合金薄壁管材数控冷弯成形行为研究

薄壁管材的小弯曲半径数控弯曲成形十分困难,外侧壁厚减薄是弯管成形中的加工缺陷之一,对于钛合金薄壁管尤为严重。采用模拟与实验相结合的方法,对规格为58 mm×1.5 mm的CT20钛合金管材数控弯曲成形过程中弯曲段的壁厚减薄进行了研究,得到相对弯曲半径对壁厚减薄的影响规律。结果表明,CT20钛合金管材冷弯成形时的极限相对弯曲半径(R/D)为2。     

薄壁管数控绕弯成形壁厚减薄的主要影响因素研究

针对薄壁圆管数控绕弯精确成形过程在多因素作用下容易出现外侧壁厚减薄的物理过程,基于Dynaform建立了数控绕弯三维有限元模型并验证了模型的可靠性.研究了材料参数、顶推装置、弯曲角度、相对弯曲半径、芯棒伸出量、芯头个数对管材数控绕弯成形外侧壁厚减薄的影响规律.结果表明:LF2M铝合金比1Cr18 Ni9Ti不锈钢减薄严重,但是截面畸变程度小于1Cr18Ni9Ti;相比尾部没有安装顶推装置的管坯,加装了顶推的弯管壁厚减薄率降低了大约5％;随着弯曲角度和弯曲半径的增大,减薄率也逐渐增大;芯棒伸长量和芯头个数也是影响减薄的重要因素,芯棒伸出越多,弯管壁厚减薄率越大,增加芯头也会增大减薄率.     

某石油注汽锅炉水冷壁管20G钢的泄漏原因分析

某石油注汽锅炉在生产作业中发生水冷壁管线爆管泄漏。为查明水冷壁的泄漏原因,对泄漏管段进行了化学成分分析、力学性能测试、显微组织分析和扫描电镜及能谱分析。结果表明,泄漏管段向火面壁厚减薄严重,且存在内壁麻坑、微裂纹以及非金属夹杂物超标等原始制造缺陷;其内部高温汽水介质中含有微量的Cl-、S2-,运行一段时间后,向火面缺陷部位优先发生腐蚀溶解而造成管壁不断减薄,最终,管子因剩余壁厚不能满足强度要求而发生爆管。     

管材弯曲中外侧壁厚变化的数值模拟

回转牵引式弯曲成形是一种高质量、高效率的管材弯曲成形方式,能够有效地防止起皱、管壁的过分减薄和截面的椭圆化等成形缺陷.以圆形钢管为研究对象,采用有限元软件DEFORM-3D对弯曲成形过程进行数值模拟,找出管壁最大减薄处所在的位置,并获得滚珠与管壁的间隙、滚珠角速度及压力模速度对弯管外侧壁厚变化的影响规律.结果表明,随着滚珠与管壁间隙的增大,管壁受滚珠的影响变小,即壁厚变化较小;随着滚珠角速度的增大,壁厚变化先减小后增大,当滚珠角速度与弯曲模角速度大小相同时,壁厚变化最小;随着压力模速度的增大,壁厚变化渐渐变小,当压力模速度为64.28 mm·s-1时,壁厚变化最小.采用数值模拟后的优化参数在弯管机上进行试制,生产出合格件,模拟结果与实验结果基本吻合.     

热绝缘包覆管路腐蚀与沉积射线检测

石油、化工、冶金、热电、核电和输热等高温压力管路外部的包覆绝热层 ,因内部输送高温液体或气体 ,在运行中受腐蚀、冲刷会导致管壁减薄 ;不断析出的沉淀物会使通道截面减小堵塞。为了防止泄漏、爆管以保证高效安全运行 ,定期检测管网关键部位的残留管壁厚度和沉积物分布是非常必要的。目前 ,我国还多采用剥离外包覆层超声测厚检验或破坏检查方法 ,这不仅浪费大量人力、财力 ,停工影响生产 ,而且难以达到全面地诊断评价和排除所有危险段的目的。1 997年联合国原子能机构 (UNDP/IAEA)为促进管路腐蚀与沉积层无损检测技术的发展与规范化 …     

小直径管无芯弯曲壁厚变形的试验研究

通过大量小直径管弯曲成形试验,分析了弯管壁厚方向的应变分布状态,指出管壁厚变形主要受材料力学性能和变形几何因素的影响,沿弯曲线呈非均匀分布,最大减薄和增厚量均产生在弯曲内角中部。推导出限制弯管壁厚变化量的许用最小弯曲半径公式,经试验验证具有一定的实用价值。     

用板料压制小半径弯头

小半径弯头(一般为90°)在制氧设备管路中是常用的零件之一,如图1.其特点是弯曲半径小(R<2d)、壁薄.一般用管材弯曲(管内充填料),质量不易保证,管壁易起皱、产生椭圆度,甚至外弧被弯裂.我厂用板料来压制,避免了上述缺点,效果很好.其方法是先用板材压制成半圆形的环,后经整形、修边两道工序,将两半圆环对焊成环形管,再根据需要锯成不同角度的弯头. 我厂用此法制造的三种弯头如下: 材质:T_2; 弯曲半径(Ro):120(毫米);     

壁厚变形对弯管最小相对弯曲半径的影响

通过实验，分析了管材弯曲外侧的切向和管壁厚方向的应力应变状态，建立了相应的平均应变计算公式，进一步推导出由管材延伸率和拉伸强度所约束的最小相对弯曲半径计算公式。指出管型材料的真实力学性能对于管材弯曲成形性和最小相对弯曲半径的近似计算具有重要影响。