20钢/316L复合管固液复合制坯工艺研究

双金属复合管在石油运输行业中应用前景广阔,结合性能是考察复合管是否合格的重要指标之一。为了能在轧制成形过程中得到高品质的复合管材,在复合管制坯过程中要求实现界面处的冶金复合。以20钢和316L为原材料,基于结合温度及元素扩散情况,采用固液复合方式,并且结合界面的温度模型及通过Pro CAST软件模拟,获得了外模最佳预热温度为1050—1100℃。通过现场试制界面处实现了冶金复合,在最佳温度范围既保证了固态20钢和液态316L之间能达到冶金复合,又能使元素有充分的扩散时间而增强了界面结合强度,同时又可以防止因元素过渡扩散而导致316L腐蚀性能下降。该方法为后续复合管连轧提供了优良的管坯,可实现高品质复合管的现场生产。

退火态CFR镁/铝复合板界面形貌与力学性能研究

通过对波-平轧制镁/铝复合板进行退火处理,研究了退火温度和退火时间对镁/铝复合板界面微观组织和力学性能的影响规律。结果表明, 200℃/30 min退火平直镁/铝复合板新结合界面生成薄的Mg_(17)Al_(12)相扩散层,这可以促进界面冶金结合,提升界面结合强度。当250℃/30 min退火时,新结合界面迅速扩展,进一步形成由Mg_(17)Al_(12)相和Mg_(2)Al_(3)相共同构成的IMCs层。当退火温度升高到300℃时,界面整体形成连续分布的IMCs层,退火温度越高或退火时间越长, IMCs层厚度越大。高温退火处理时,强塑性变形可以加速波谷位置界面原子间的扩散,导致同种化合物波谷位置的生长激活能小于波峰位置,从而造成波谷扩散层厚度大于波峰。退火态镁/铝复合板弯曲测试后,界面无分层、基体无脱落。随着退化温度的升高,平直镁/铝复合板高温拉伸抗拉强度下降,而断裂伸长率增加。

TC4钛合金Y型材热挤压成形工艺优化及组织演变

采用控制单一变量法设计型材挤压试验,通过DEFORM-3D有限元软件模拟分析不同挤压模角、挤压温度和挤压速度对热挤压成形过程中金属流动、等效应力、等效应变及最大挤压力的影响。模拟结果表明,当选择挤压模角45°、挤压温度1050℃和挤压速度120mm·s^(-1)时,TC4钛合金Y型材挤压变形过程中的挤压力最小且产品表面质量最好。基于模拟结果,对钛合金Y型材进行挤压工艺试验并观察挤出产品的金相组织。试验结果表明,在挤压模角、温度和速度选择合理的情况下,可以挤出表面、平直度、尺寸等合格质量的TC4钛合金Y型材且挤压后微观组织得到了细化。

热扩孔TP304不锈钢管坯变形行为及载荷分析

对60 MN挤压生产线TP304不锈钢大直径管坯的扩孔变形工艺进行了研究,采用数值模拟方法分析了不同工况下的扩孔变形行为,研究了不同工艺参数对扩孔变形的影响。模拟结果表明,增大喇叭口直径有利于改善扩孔后管坯上端面的平直度,但对扩孔载荷影响不大,增大管坯内孔直径有利于扩孔余料的分离和降低扩孔载荷。直径为Φ270 mm的喇叭口和直径为Φ80 mm的内孔可顺利实现Φ432 mm管坯的扩孔工艺。管坯和扩孔筒中心不对中会直接造成扩孔后管坯上端面倾斜,提高扩孔温度和降低扩孔速度有利于降低变形抗力和应变速率,对降低扩孔载荷有利。基于模拟结果,采用工艺试验进行了管坯形状和工艺参数优化的可靠性验证。

多极边界元法在轧件矫直变形分析中的应用

采用多极边界元法分析矫直过程中轧件的变形情况。对不同矫直力下几何中心层上下部分的塑性变形区的变化规律进行分析,着重讨论中性轴上节点的塑性变化。通过算例分析表明,当矫直力为250kN时,中性轴上节点的塑性变形比相邻两侧的塑性变形小,随着矫直力的增大塑性变形差异逐渐消失,当矫直力达到500kN时形成一个相对平缓区。同时在矫直力作用下中性层会发生偏移,这是矫直过程中压弯量给定不准确的重要原因之一。这些结果通过有限元法是无法模拟得到的。

中厚板矫直过程中中性层偏移动态研究

研究中性层偏移对矫直力的影响,以提高矫直力精度.通过对矫直件三维弹塑性变形进行分析,提出中性层偏移理论,利用数值模拟和实验讨论中性层偏移的动态变化规律,说明中性层偏移是影响矫直力精度的重要因素之一,并验证了理论推导公式与数值计算结果之间的误差,为建立更为准确的矫直力模型提供理论基础和数据.

宏微观跨尺度下的锥套运行力学机理研究

为揭示薄壁锥套在运行过程中产生损伤的运行力学机理,提高其运行可靠性,提出一种用于解决具有宏微观跨尺度问题和大规模非线性接触问题的流固耦合方法。通过对薄壁锥套和轧辊所形成的固体域进行三维静电多极离散,采用改进后的Krylov子空间广义极小残值法(GMRES(m))对其进行优化迭代。其中,弹性摩擦接触域进行点面接触非线性数学规划,耦合界面处采用非匹配网格数,并对微米级油膜进行弹性润滑解析和无厚度处理,同时引入Lagrange族内插函数,建立薄壁锥套在宏微观跨尺度下的运行力学模型。通过薄壁锥套运行力学机理试验,验证计算方法在揭示薄壁锥套运行力学行为的正确性。结果表明,薄壁锥套在运行过程中的油膜力场和接触应力场呈三维动态非均匀分布,在复杂交变力场作用下,位于薄壁锥套两端密封槽处的应力奇异性是造成其发生粘结、断裂等破坏的力学原因。在设计阶段必须考虑轧制工况状态,通过设计合适的过盈量和锥套厚度来减小疲劳损伤,提高可靠性。

中厚板矫直过程中的中性层偏移规律分析

为了提高中厚板矫直过程中矫直力的精度,对中厚板矫直机矫直过程中的中性层偏移规律进行了系统分析,推导出中性层偏移计算公式。中性层偏移公式说明,在矫直过程中,中性层偏移受弹区比和偏移系数的影响较大,故本文以40mm板厚矫直过程为例,分析了弹区比和偏移系数对中性层偏移及弯曲力矩的影响,并做了误差对比分析。研究结果表明：当弹区比在15%~40%时,矫直效果最佳,在这个范围内,由于中性层偏移造成的误差达到了10.09%。因此,在辊式矫直过程中,为得到更精确的弯曲力矩和矫直力,中性层偏移量是不可忽略的影响因素。

中厚板矫直应力中性层位置的研究

根据动态压下的钢板矫直模型,分析矫直过程中的钢板在受载荷情况下的应力应变状态,分别用理论推导方法和有限元模拟方法计算得到了应力中性层的位置。指出了钢板在受载弯曲的情况下,其应力中性层的偏移现象和具体的偏移量的大小。对比了在三种不同载荷下,钢板的应力中性层偏移量的变化情况,确定了其变化规律。同时对比了理论推导结果和有限元计算结果,分析了二者的差异及产生差异的原因。为改善钢板矫直数学模型和精确确定钢板矫直过程中的压下量提供一定的理论依据。

厚壁管件矫直过程中加载力的分析

矫直和弯曲是两个相反的工艺过程,但他们的变形机理是相同的。矫直过程中,矫直力的确定对矫直效果有重要的影响,是矫直过程中重要的参数之一。通过利用DEFORM有限元分析软件对管件弯曲过程中加载平衡力的变化进行数值实验,对成品管(直径为Φ720mm,厚度为δ120mm,长度为1000mm的钢管)的弯曲过程进行数值计算分析,根据塑性状态发展趋势揭示管件加载平衡力的变化规律,为矫直过程中关键参数矫直力的确定提供理论依据。

双金属复合板矫直应力中性层偏移的影响

为提高双金属复合板在矫直过程中矫直力的精度,从弹塑性力学角度,对双金属复合板矫直过程中金属的三维弹塑性变形进行分析,推导出应力中性层偏移量的计算公式。当已知材料的屈服极限,并测得上、下弹性区范围时,由该计算公式可求得应力中性层偏移量。结合十一辊矫直机,利用ANSYS软件对双金属复合板矫直单元在不同载荷下的应力进行模拟,得出应力中性层偏移量的数值模拟曲线,并讨论了中性层偏移量与载荷之间的关系。通过对比理论公式与有限元模拟结果表明,理论公式可以更加精确地反应双金属复合板受载时中性层偏移的情况。

Signorini边值问题与摩擦接触问题变分不等式的等价性

接触问题是固体力学领域的一个重要问题,也是工程实际中经常遇到的问题之一,而解决接触问题有多种方法.本文给出一个带摩擦的S ignorin i边值问题及其等价的变分不等式,并证明它们的等价性,从而可以把带摩擦的接触问题的偏微分方程通过相应变分不等式加以解决.

大直径棒材二辊矫直机辊形研究

采用瞬间冲压模型的方法,求得具有一定原始挠度的大直径棒材刚好矫直所需的弯曲挠度,将其结合大直径棒材二辊矫直过程进行理论分析,得出一种合理的辊形设计方法,该结果可以为理论研究及实际生产提供指导。

TZC1350履带起重机关键技术研究

介绍了TZC1350履带起重机的主要结构组成、技术参数、液压系统及电气系统原理,分析了一种超级起重装置的控制技术及5MW风机安装工况,说明TZC1350履带起重机是一种通用履带起重机,同时也是5MW风机安装的理想机型。

强稳定的线性三步四阶公式

研究一阶常微分方程数值解的收敛性和稳定性,利用最优化算法,确定最优化系数,得到强稳定的线性三步四阶公式,经过实际计算,结果优于目前已有的公式。

AZ31B镁合金板材在矫直过程中中性层的偏移规律

基于CaBa2004拉压不对称性屈服准则,从弹塑性力学角度对AZ31B镁合金板材矫直过程进行了分析,推导出AZ31B镁合金板材在矫直过程中中性层偏移量计算公式。该公式表明中性层偏移量与弹区比和板厚密切相关。通过与数值模拟结果对比,分析了理论值和数值模拟结果的误差及造成误差的原因。说明了AZ31B镁合金板材在矫直过程中存在中性层偏移现象。受拉压不对称性的影响,镁合金板材在受载过程中,中性层向受拉方向偏移。运用理论推导和数值模拟计算分析,得出了不同压下量下的镁合金板材的中性层偏移量大小,确定了镁合金板材在矫直过程中中性层偏移规律。

焊管冷弯回弹曲线方程构建及工艺优化

目的研究316L奥氏体不锈钢板材JCOE弯曲卸载回弹和应力分布特征,对预弯曲量实施相应补偿,以提高弯曲成形精度。方法基于弹塑性变形理论,利用有限元模拟研究各关键成形参数对板材弯曲卸载回弹的影响规律,将影响指标线性/非线性拟合叠加,构建回弹曲线方程。结果板料回弹量与上模下压量、下模开口量呈线性关系,与上模下行速度、摩擦因数呈指数关系。结论优化后的最佳冷弯成形工艺参数如下:上模下压量为12 mm,下模开口量为150 mm,上模下行速度为4 mm/s,摩擦因数为0.15。对于径壁比值≤10的板料成形,理论计算得到的弯曲回弹量与实测平均值吻合较好,构建的模型可以为实际生产奠定理论基础。

中厚板弯曲时应力中性层位置的求解

根据塑性成形过程中体积不变和弯曲过程的平截面假设以及mises屈服准则,建立了线性强化材料应力微分平衡方程组,然后解出其应力中性层所在的位置,并进行了讨论。

弹性力学问题Marc求解与边界元求解比较

用基于有限元方法的Marc软件和边界元法源程序求解弹性力学问题,推导出弹性力学问题的有限元和边界元公式,并采用二次元编写边界元法源程序。对受内压的中空活塞气缸的变形进行分析,通过比较两种方法分析的结果以及与解析解的相对误差,进而得出一些关于有限元和边界元新的结论。

J COE压弯量理论分析与有限元计算

为了提高JCOE成型工艺的压弯精度,通过对板材压弯过程的弹塑性变形分析得出压弯量计算公式。利用Abaqus有限元软件对JCOE成型工艺中C进行模拟计算。结果证明,通过理论公式和模拟计算的验证得到了最佳的压弯量,提高了JCOE成型工艺的压弯精度。