焊缝管液压胀形模拟建模及变形规律的研究

基于周向显微硬度的分布及经验公式法,确立了STKM11A焊缝管热影响区的流动应力;通过对热影响区进行分片的方式,建立了包含焊缝和热影响区的焊缝管液压胀形的有限元模拟模型。基于该模型,模拟分析了STKM11A焊缝管液压胀形时的变形规律,如截面轮廓形状、周向壁厚分布和成形极限等,并与胀形实验结果进行对比。结果表明,液压胀形后焊缝管的截面轮廓形状不对称、壁厚分布不均匀,最小壁厚位于热影响区;包含焊缝及热影响区的有限元模型在预测焊缝管液压胀形的变形规律、极限载荷和潜在胀裂位置等方面,较其他常规模型更加精确。     

焊缝管液压成形技术及热影响区对成形的影响

结合研究成果讨论了焊缝材料性能对管材液压成形规律的影响,阐述了焊缝管液压成形的研究现状及发展趋势,以及亟待解决的关键问题.论述焊缝及热影响区材料性能的测定技术,包含焊缝及热影响区材料特性的有限元数值模拟模型的建立方法.结果表明:焊缝及热影响区的存在造成焊缝管的液压胀形特点及成形规律不同于无缝管.有缝管自由胀形后轮廓形状不对称;在距焊缝对称中心0°～15°之间的壁厚沿环向分布不均匀,在15～180°之间的壁厚基本上呈均匀分布,且壁厚值和与同种材料的无缝管在相同条件下胀形的壁厚值接近;焊缝材料比基体材料强度高,则极限胀形高度大.     

无缝管与有缝管液压成形性比较

通过对无缝管和有缝管在不同内压下自然液压胀形过程的有限元数值模拟,分析比较了管材胀形后的轮廓形状分布、壁厚分布和最大成形高度,探讨了焊缝材料性能对上述三个成形参数的影响,结果表明:无缝管胀形后轮廓形状对称,而有缝管胀形后轮廓形状不对称,并且这种不对称性随着内压增大而加剧;无缝管胀形后壁厚沿环向分布均匀,而有缝管胀形后,距焊缝对称中心0~15°之间的壁厚沿环向分布不均匀,距焊缝对称中心15°~180°之间的壁厚基本上呈均匀分布,且壁厚值和同种材料的无缝管在相同条件下胀形的壁厚值接近;焊缝材料强度比基体材料强度高,则极限成形高度大。