大型直缝焊管压力矫直载荷修正系数优化

依据多次三点弯曲压力矫直控制策略，分别给出了基于最小二乘曲线拟合原理和基于弯曲变形能相等原理的最优载荷修正系数的确定方法．由有限元仿真结果可知，前者计算出的最优载荷修正系数偏大，这是由于忽略了当加载弯矩大于理论矫直弯矩时对管件的影响远大于加载弯矩未达到理论矫直弯矩时的影响，而包含该因素影响的基于弯曲变形能相等原理计算出的最优载荷系数则比较适用．不同几何尺寸、不同初始挠度分布、不同矫直次数的小尺寸管坯矫直的物理模拟实验结果验证了基于弯曲变形能相等原理计算最优载荷修正系数的可行性与可靠性，可将初始直线度为4‰～10‰的管件矫正到1．1‰以内．这为多次三点弯曲压力矫直控制策略提供了便捷途径，也为自动化和智能化矫直奠定了基础．

大型管件过弯矫直过程解析

管件的过弯矫直过程实质是小曲率曲梁的三点弯曲弹塑性变形过程。由过弯矫直等价原理可知研究曲管的矫直可以从研究直管的纯弯曲入手。本文对直管对称三点弯曲及弹复过程进行理论分析,将弯曲过程分为全弹性和弹塑性两个变形阶段,在弹塑性变形阶段将弯曲管件分为弹性变形区和弹塑性变形区。基于小变形假设,分别建立了两个变形阶段的计算模型,得到了对应任一上模压下量管件轴线上任一质点卸载前后的挠度数学表达式。通过物理模拟实验,验证了理论解析的正确性。理论分析和实验结果均表明,弹复后的最大挠度和压下量的关系非常接近线性,为建立过弯矫直过程智能化控制系统的弹复规律识别模型提供了便捷途径。

管件压力矫直过程中材料性能参数在线识别

鉴于大型直缝焊管的几何特殊性,多采用压力矫直的方式修正其直线度。受材料批次、热处理、变形情况等因素的影响,焊管的性能参数会有较大波动,准确地识别出管件的材料性能参数是提高矫直精度的一个重要条件。采用有限元方法验证了相同截面形状、相同材质的小曲率曲管在压力矫直过程与直管三点弯曲过程的等价关系;依据直管三点弯曲过程的理论模型建立了在线识别材料性能参数的识别系统,只需输入管件的几何参数、矫直模具参数、载荷-行程实验数据,即可获取管件的真实材料性能参数。大型管件的有限元仿真结果和小尺寸管坯的试验结果均验证了识别系统的可行性、可靠性。

大型直缝焊管多点弯曲一次性矫直新工艺原理

由于大型直缝焊管的特殊性,多采用三点弯曲多次矫直的方法修正其直线度。基于平面弯曲弹复理论及过弯矫直等价原理,给出基于管件初始挠度曲线分布的理论矫直弯矩,施加该理论弯矩可将管件一次性完全矫直。为方便工业应用,将该弯矩离散线性化,提出多点弯曲一次性矫直控制策略,并给出相应的工艺参数的确定方法。通过实测大型管件挠度分布,建立大型管件多点弯曲一次性矫直的数值仿真模型,并以小尺寸管件的物理模拟试验验证仿真模型的可靠性。对实际管件的仿真模拟结果验证多点弯曲一次性矫直控制策略的可行性,为全自动矫直机的设计和应用提供理论基础。

大型直缝焊管四点弯曲JCO成形及其弹复解析

提出了一种大型直缝焊管生产的新工艺——四点弯曲JCO成形,采用该工艺最终成形的管坯径向截面的几何形状为曲率一致的圆,且成形道次少,生产效率高。通过宽板四点弯曲试验,验证了理论解析的正确性,为将来实际生产中通过调整凸模行程控制成形管坯曲率提供了理论依据。理论和试验数据均表明弹复前后的曲率为线性关系,这为四点弯曲JCO成形过程智能化控制提供了便捷。基于上述理论进行了管坯四点弯曲JCO成形试验,获得了理想成形管坯,且成形道次仅13道次,相对传统工艺25道次,生产效率得到显著提高。

大型直缝焊管多次三点弯曲压力矫直控制策略

为了减少大型直缝焊管的直线度误差,提出了一种针对大型管件多次三点弯曲压力矫直工艺的定量控制策略.首先,基于所建立的平面弯曲弹复理论及过弯矫直等价原理,给出了基于管件初始挠度曲线分布的理论矫直弯矩,并揭示了多次压力矫直工艺的矫直机理:以锯齿形折线分布弯矩逼近理论矫直弯矩光滑曲线.基于此,提出了多次压力矫直控制策略,依据该策略只需一次性测量管件初始挠度分布,即可给出多次三点弯曲压力矫直所需的工艺参数.其次,为提高矫直效率且保证矫直精度,提出了载荷修正系数的概念.实验结果表明:当矫直次数一定时,随着修正系数的增加,管件的残余挠度减小;而随着矫直次数的增加,将管件矫直所需的修正系数逐渐减小.以小尺寸管件的物理模拟试验验证了多次压力矫直控制策略的可行性、可靠性,这为大型管件矫直过程的自动化、智能化提供了理论依据.

大型直缝焊管四点弯曲JCOC成形新工艺

在分析大型直缝焊管四点弯曲JCO成形力学原理的基础上,对缩径矫圆的理论和实验进行研究,提出了四点弯曲JCOC成形新工艺。该工艺具有成形道次少、生产效率高、无需预弯边、残余应力小、柔性程度高、成形质量好和防止缺陷扩大等成形特点和优势。按照相似性原理,采用JCOC成形新工艺,以X80钢级Φ1219mm×22mm钢管为原型,同比例缩小模具和管件尺寸,制成缩径矫圆后Φ260.4mm×4.7mm管坯。该批管坯的椭圆度最大值≤0.5%,满足生产技术要求。JCOC成形新工艺具有良好的市场推广和工程应用价值。

大型直缝焊管三点弯曲JCO成形及弹复解析

采用三点弯曲JCO成形方法制造大型直缝焊管的技术关键是板坯每道次弯曲角的弹复控制,其成形角的精度直接制约着成形管坯的椭圆度.针对管线钢材料的特点,采用双线性硬化材料模型,基于小变形假设,建立了每道次弯曲成形及弹复计算模型,得到了对应任一凸模行程处板料中性层上任一质点卸载前后的转角和挠度数学表达式.理论和实验数据均表明,弯曲角和成形角之间非常接近线性关系,验证了理论解析的正确性.

大型直缝焊管三点单次矫直技术

三点弯曲压力矫直,是目前规范大型直缝焊管直线度的主要手段。由于大型管件的特殊性,文章基于激光三角法建立了大型管件的挠度测量系统。通过实验,验证了直梁三点弯曲与曲梁三点压力矫直之间的等价关系;根据弹塑性小变形理论,解析了直梁弯曲过程中压下量与管坯卸载弹复后最大挠度的关系曲线,并实验验证了其正确性。该文为大型直缝焊管压力矫直工艺参数制定,提供了理论基础,改变了目前大型直缝焊管生产厂家矫直工艺主要依赖操作人员经验的现状。挠度测量系统的实现,为大型管件智能化矫直,提供了理论指导。

大型管件自行式挠度检测系统设计及误差分析

针对大型直缝焊管的挠曲特点设计了自行式挠度检测系统。系统中以遥控小车作为激光三角反射式位移传感器的载体,在框架式的运行轨道上对焊管进行自动测量;系统测量程序以虚拟仪器LabVIEW为软件平台,实现数据采集、输出和显示。通过多组实验,分别分析了激光位移传感器、数据传输线、遥控小车及运行轨道的粗糙度等因素对检测系统的影响,并通过对标准件的测量,得到自行式检测系统的整体误差为±0.5mm。该检测系统满足工业需要。

超临界水氧化处理有机危废工业化应用进展

超临界水氧化技术作为一种高效环保的废物处理技术,在处理有毒、难降解的有机危废上有很多优势。通过总结超临界水氧化技术在国内外的工业化应用现状,指出国内制约该技术工业化应用的难点在于反应器腐蚀和盐沉积引起的设备堵塞等,通过分析不同结构形式超临界水氧化反应器的优缺点,对超临界水氧化技术今后的研究方向进行展望。

汽车B柱热冲压模具温度场研究

采用有限元仿真技术对汽车B柱热冲压成形的温度场进行分析计算。模拟连续热冲压生产,计算10个成形周期中热冲压模具和板料的温度变化。结果表明,热冲压模具冷却系统切实有效,板料的平均冷却速率可达60℃/s,满足超高强钢马氏体转变条件;在7个成形周期以后,热冲压模具在冷却系统的作用下即可达到热平衡状态,保证了连续生产的顺利进行,该技术指标可为实际生产中工艺参数的制定提供依据。

热冲压模具冷却管道设计计算

以典型热冲压件—汽车B柱为例,在对实际生产工况分析的基础上,基于传热学基本原理计算并确定热冲压模具冷却管道的工艺参数。在尽量保证冷却管道与模具型面距离一致以及各截面上冷却管道均布的前提下,采用多镶块拼接的方式分别设计出凸模、凹模的冷却管道。

热冲压模具压边与定位装置的设计计算

采用有限元方法研究汽车B柱热冲压过程中压边力对成形质量的影响,当大端区压边力在80~120 kN范围内变化(法兰区压边力恒定为50 kN)时,随着压边力的增加,压应变区域所占的面积比值并没有特别明显的变化,即当大端区压边力的值大到能够控制材料从大端向小端移动以后,增大压边力的值对B柱的成形影响不大;当法兰区压边力在40~80 kN范围内变化(大端区压边力恒定为100 kN)时,压应变区域的大小随着法兰区压边力的增大显著降低,但是当法兰区压边力超过70 kN以后,B柱的侧壁出现了明显的破裂;最终确定汽车B柱大端区压边力为100 kN、法兰区压边力为50 kN。随后,采用曲面定位的方式对汽车B柱的定位装置进行设计,依据B柱毛坯的几何特征及其在重力作用下的初始挠曲线,对6个定位桩的高度和位置进行设计计算。

高强钢热冲压板坯“饼铛”式加热方法

针对传统热冲压生产线所用加热炉具加热时间长,能耗大的缺点,提出了"饼铛"式加热方法,并通过有限元模拟技术对不同换热系数条件下板坯的加热过程,以及5次循环加热过程中加热板和板坯的温度变化进行仿真分析,证明此种加热方法完全能够满足高强钢热冲压生产线对板坯加热速度的要求。