加热弯管有限元分析

建立了加热弯管的数学模型,并系统的分析了加热弯管塑性加工的受力情况,推导出加热弯管弯曲时推力、弯矩、支撑力的5个计算公式,同时分析了加热弯管弯曲成形时管材截面的应力、应变及中性层的位置.通过对加热弯管弯曲成形变形的有限元分析,总结出加热弯管弯曲成形的变形特点,得出加热弯管弯曲成形不仅有助于改善变形区的应力分布,而且有助于防止变形时管材截面的畸变.指出了管材弯曲加工时所出现的缺陷是管材壁厚不均匀及其截面形状畸变引起的.     

基于流体动力学的弯管应力有限元分析

由直管弯制而成的弯管几何形状和结构复杂,在流体作用下受力复杂,准确的应力分析是进行强度计算和弯管设计的重要前提。使用ANSYS流体-固体有限元分析软件,建立了管内流体动力学分析和弯管结构应力三维分析模型,利用两种不同物理环境的转换,得出了弯管在流体不均匀压力作用下的应力分布,讨论了流量、弯管加工缺陷对弯管应力的影响。     

壁厚不均对平面内弯矩作用下P92钢管弯头蠕变寿命的影响

在平面内弯矩作用下P92钢管弯头高温蠕变试验的基础上,利用有限元方法模拟了不同壁厚不均度钢管弯头在平面内弯矩载荷下的高温蠕变过程,分析了弯头不同位置处的应力和损伤情况,建立了壁厚不均匀度与蠕变寿命的关系模型,并用试验结果对该模型进行了验证。结果表明:外弧减薄钢管弯头的蠕变寿命随壁厚不均度的增大而延长,且呈线性关系;侧弧减薄钢管弯头的蠕变寿命随壁厚不均度的增大而缩短,且缩短趋势逐渐减缓;试验结果验证了该关系模型的准确性,该关系模型可以准确地预测平面内弯矩作用下壁厚不均钢管弯头的蠕变寿命。     

基于ANSYS技术的铜管空拔过程数值模拟分析

为优化铜管空拔工艺参数和提高工件加工质量,应用大型有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA求解器模拟了某规格铜管的空拔成形过程,得到了管件成形过程中任一时刻主要场量的分布云图,分析了成形过程中管件的变形和应力的特点,研究了摩擦力和模具锥角等因素对空拔力与管件伸长率的影响规律。数值模拟分析表明:在应变分布上,管件轴向和周向的最大塑性变形主要发生在管件与模具初始接触处与减径区;在应力分布上,轴向应力和径向应力随管件在模具中的位置不同而有较大差异,在壁厚方向上由管件的外表面到内表面其应力依次为拉应力和压应力,且最大压应力出现在减径区,而最大拉应力则出现在定径区连接处。在管件拉拔力的变化规律上,降低摩擦力和合理的模具锥角能使拉拔力控制在最小范围内。在管件伸长率的变化规律上,较大的摩擦力和模具锥角能使管件的伸长率增大。     

基于有限元方法的陀螺框架装夹变形分析

基于ANSYS建立了陀螺框架装夹变形的有限元分析模型,对工件装夹方案、夹紧位置与变形的关系以及夹紧力与变形的关系进行了仿真优化分析。基于有限元分析结果,给出了最优的装夹方案、夹紧力的大小范围和施加位置。这种基于有限元的工件装夹变形分析方法对夹具的设计有一定的指导意义。     

循环移动热载荷下压力管道弯头的安定性

利用通用有限元软件ANSYS研究了循环移动热载荷下压力管道弯头的安定性。结果表明,在稳态循环热载荷条件下,若将直管安定评定图中直管的极限载荷采用弯管的极限载荷代替后,得到弯管的弹性安定评定图与直管安定评定图基本一致;热流在弯头段和直管段高速移动时的安定域均较低速移动时小;温度载荷低速移动时直管段和弯管段的弹性安定极限基本一致。本研究对循环移动热载荷下压力管道弯头的安定性设计和评估有一定的指导意义。     

基于ANSYS Workbench的轴承压装过程有限元分析

为了分析轴承压装过程中不同轴承座壁厚对压装力、轴承座内部应力和应变的影响,为轴承座设计和改进提供参考依据,采用三维软件Solidworks建立轴承与轴承座过盈配合模型图,通过ANSYS有限元软件对轴承压装进行分析,得出不同轴承座壁厚情况下的压装力-时间曲线关系图.仿真结果表明,轴承外圈与轴承座刚接触时,轴承外圈对轴承座有冲击作用,压装力随时间先增加后波动,最后近似于平滑曲线变化;轴承座壁越厚,应力、应变越小.在设计轴承座时,应选择塑性较好的材料;在满足刚度的同时,轴承座壁厚尽可能小一些.     

[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]限动芯棒连轧管机轧制过程轧件变形行为及规律仿真

基于ABAQUS有限元软件建立了180 mm限动芯棒连轧管机组钢管连轧过程仿真模型。通过仿真模拟展现了连轧各机架连续轧制过程中轧制区钢管横截面上应力、应变及位移的分布和壁厚形成演变过程,揭示了轧制压力分布和轧辊上总轧制力的变化规律以及轧件温度与轧制区摩擦因数对壁厚与轧制力的影响。使用三次样条插值方法从仿真结果数据中提取钢管壁厚和直径,通过研究对象机组的工业生产实测数据验证了有限元模型的正确性。仿真发现:连轧过程中,金属在纵向上先发生减径变形后发生减壁变形,横向上金属主要从孔顶区流向开口区;前三机架接触压力主要集中在孔顶区,变形量较大,是主变形机架,第四五机架接触压力最大在侧壁区,变形量较小,主要起到精整和归圆作用;随着轧制温度的升高,出口壁厚增大,轧制力减小,随着芯棒与轧件之间摩擦因数的增大,壁厚减小,轧制力减小。仿真研究结果支撑了针对该机组的关键轧机结构参数设计、轧制工艺参数确定以及工程调试中工艺参数优化。     

内压载荷作用下含纵向穿透裂纹弯头的塑性极限载荷

弯头是管道系统中最薄弱、最容易失效的管件。研究含缺陷弯头的塑性承载能力在整个压力管道系统安全评定中占有重要地位。利用求取直管极限载荷的鼓胀系数法建立不考虑直管影响的含缺陷弯头的塑性极限载荷估算式。采用三维弹塑性有限元技术,对内压载荷作用下含纵向穿透裂纹弯头的塑性极限载荷进行系统分析。结果表明,裂纹削弱系数（PL／P LO）与厚径比（t／rm）无关,在实际工程应用中可忽略厚径比对裂纹削弱系数的影响。裂纹对长半径弯头的塑性极限承载能力影响程度明显大于对短半径弯头的。     

AZ31B镁合金管材液压胀形数值模拟分析

基于管材轴向补料液压胀形技术,采用Dynaform有限元仿真软件对0.75mm厚的AZ31B镁合金管材的胀形过程进行了数值模拟分析。研究了模具圆角半径、液压力、模具间隙等工艺参数对镁合金管件壁厚分布和最大壁厚减薄量Δt的影响规律,并探索了相对合理的工艺参数。研究结果表明,镁合金管件的最小壁厚通常分布在最大胀形直径处,除非模具间隙过小;由于受到轴向作用力,管材两端会随模具间隙的改变而出现不均匀的壁厚增厚现象,并且受轴向压头作用的一端的壁厚增厚量相对较大;胀形过程中,当模具圆角半径为5mm,模具间隙为0.8mm时,获得的镁合金管件壁厚分布较均匀,成形效果较好。     

船用管件弯曲成型的有限元建模与实验验证

基于弯曲成型理论并结合船用管件弯曲成型的实际工况,采用ABAQUS/CAE模块建立了20钢管件的数控弯曲成型有限元模型,对建模过程中的力学模型、几何模型、单元定义、网格划分及其敏感性分析和约束接触设置等步骤进行了详细的说明。通过提取弯曲段横截面的最小壁厚值,与变形前的截面壁厚相比,定义了弯管外侧壁厚的减薄率。同时,通过提取畸变后的管件截面的椭圆长短轴,推导出了截面畸变程度质量指标的计算方法。与实验结果比较,有限元模型的计算结果与实验测量数据之间的相对误差较小,从而验证了有限元模型计算的精确度和可靠性,为管件的弯曲成型加工提供了理论依据,可应用于加工后管件质量的评价。     

夹紧力的施加顺序对薄壁机匣件装夹变形的影响

航空发动机机匣是典型的复杂薄壁件,具有尺寸大、壁厚小和零件的结构刚性较差等特点。为了保证工件加工过程的顺利进行,通常需要采用多个夹具。当夹紧元件对工件施加夹紧力时,由于施加夹紧力的顺序不同可能导致定位元件、夹紧元件与工件接触处发生变化,从而使工件变形。以航空发动机薄壁机匣件为研究对象,利用数学建模的方法分析夹紧力的施加顺序与工件产生变形的关系,建立有限元装夹模型,进一步分析对其变形的影响,运用实际装夹试验验证有限元模型的准确性。结果表明,施加夹紧力的顺序对薄壁件的装夹变形存在明显影响,且对与夹紧力直接接触表面的变形影响较大。     

桥式起重机单梁焊接线夹紧装置机架有限元分析

应用ANSYS软件对桥式起重机单梁焊接线夹紧装置建立了有限元模型,通过分析计算,确定了夹紧装置中机架的最大应力位置和最大变形量,并进行了刚度、强度校核,确保机架的强度和刚度能达到设计要求,为进一步完善和优化结构设计奠定了基础。     

管坯大变形自由推压缩径残余应力的研究

管坯大变形自由推压缩径时端部存在翘曲,即端部外径大于定径区外径。针对端部翘曲区进行变形分析,并基于平衡条件推导了周向残余应力与翘曲变形和剪应力的关系表达式,揭示了由内表面层到外表面层整体存在周向残余拉应力的事实。在三向液压机上进行219 mm×7.5 mm无缝钢管的双侧大变形缩径,在缩径管件上截取包含端部翘曲区和定径区的试样,在其内外表面不同区域选取测量点,并采用X射线衍射法测量残余应力,端部翘曲区测量结果与理论分析结果趋势一致。针对缩径管件变形过程,采用ABAQUS软件进行有限元模拟,缩径变形及缩径力的模拟结果与缩径试验结果吻合,内外表面层残余应力的模拟结果与X射线衍射法测量结果趋势一致。给出了自定径区至端部沿壁厚方向及沿轴向方向的残余应力分布规律。     

小弯曲半径弯管的对挤成形

锅炉的弯管大都在弯管机上采用冷弯或热弯成形。管件的弯曲半径越小，其变形程度越大。在管件弯曲变形的同时，还会伴随着截面畸变。由于弯头的极限变形程度和截面畸变的限制，弯头最小弯曲半径必须大于某一极限数值，一般相对弯曲半径大于25。即使采用热弯，并辅以各种防止截面畸变措施，其最小相对弯曲半径一般也不能小于1．5。要想获得更小的弯曲半径的弯头，采用单纯弯曲是不可能实现的。近年来，随着锅炉制造工艺的发展，研究开发了一种小弯曲半径弯头成形新工艺——小弯曲半径弯头对挤成形。一、对挤成形工艺小弯曲半径弯头对挤工艺为…     

椭圆截面管件充液压制变形与应力分析

预成形是内高压成形的关键工序,预制坯的形状直接影响到后续内高压成形的缺陷与壁厚分布。针对管件无内压支撑压制时因失稳导致的预制坯截面凹陷与尺寸不可控等问题,提出管件充液压制成形方法。对椭圆截面管件充液压制成形过程进行应力分析与试验研究,将充液压制与传统压制进行对比,分析充液压力和下压量对管件截面应力、壁厚及尺寸的影响。结果表明:管内充液可有效改善压制管件等效应力分布情况,充液压力越大,等效应力分布越均匀;相比于传统压制,充液压制过程中椭圆截面的壁厚变化并不明显,最大减薄处位于直壁部分中间区域,当充液压力为15 MPa时,其最大减薄率为2%;随着充液压力的增大,管件直壁部分的凹痕缺陷逐渐平复消失。     

内压作用下异径管的应力分析及验证

利用有限元方法分析了内压作用下异径管的应力分布，结果表明：同心异径管大端向外的弯曲应力与薄膜应力叠加后使外壁组合应力下降、内壁组合应力上升，小端连接处直管内外壁均为轴向压应力；内压在非轴对称结构的偏心异径管的偏心侧大端和中部引起的环向应力最大，且偏心侧外壁的环向应力较内壁的环向应力大。实验结果与有限元分析结果一致，但存在一定误差，主要是与工程管件不均匀的力学性能及壁厚有关，因此，将直管的应力理论直接套用到异径管是不恰当的。     

数控高速磨床床身的有限元分析与优化

运用Solid Works软件建立了数控高速磨床床身的三维模型,并在Simulation软件模块中对其分别进行了静力学和模态分析,根据分析结果,对床身筋板的布局、壁厚以及掏沙孔形状等不合理结构进行优化。优化后的床身经过有限元分析后,其最大应力可以减少20.63%,最大变形量可以减少22.18%,第一阶固有频率可以提高9.40%,总体质量可以减少10.48%。     

基于ABAQUS的单排四点接触回转支承接触分析

以单排四点接触回转支承为研究对象,以其在最大轴向力作用下滚球与滚道接触区应力分布与变形量为研究重点,通过赫兹接触理论求解得到其接触区接触椭圆大小、接触面最大接触应力以及接触中心变形量,利用ABAQUS有限元软件取得了与赫兹接触理论近似的结果,但有限元法得到的接触区应力分布与变形量情况更为全面。此外,有限元法还得到了滚道接触区最大等效应力的位置,该位置距离滚道表面的距离远小于回转支承制造时要求的滚道表面淬硬层深度。     

热推制90°弯头的壁厚分布规律及其应力分析

根据等强度原则推导了内压弯管的理论壁厚分布，并根据热推制弯管的加工特点，提出一种假定的壁厚分布。对假定壁厚分布的内压弯管进行有限元分析，发现与等厚度弯管相比，其应力分布更均匀，最大应力明显减小，可有效改善弯管承压能力。