管坯推压缩径端部翘曲机理及其影响因素分析

基于对管坯推压缩径的理论分析、试验研究和数值模拟,揭示出缩径时管坯端部存在翘曲的主要原因:管坯内外层缩径量不均匀,使得内层的轴向变形大于外层,导致变形后的管坯端部产生刚体转动,使其外径大于凹模出口处内径,产生翘曲,而且翘曲区的长度近似等于最初位于凹模锥口部分坯料流出后的长度;并分析了缩径率、缩径凹模半锥角、摩擦系数、缩径管坯初始壁厚对管端翘曲和轴向伸长率的影响规律。

微小型薄壁内沟槽铜管旋压缩径数值模拟

文章以有限元分析软件MSC.Marc为平台,建立了微小型薄壁内沟槽铜管钢球高速旋压缩径成形的三维弹塑性有限元模型,对缩径过程的变形机理、应力应变分布和受载情况进行了分析;同时,进行了成形过程实验研究。模拟与实验结果表明,沟槽底部的等效应力应变远大于齿形和沟槽管外表面,钢球与沟槽管接触区受三向压应力作用;等效应变沿轴向呈分层分布,沿周向呈间隔分布;轴向进给速度过大,沟槽管容易出现扭曲变形,轴向拉拔力和钢球承受载荷也相应增大。模拟结果揭示的规律与实验结果相一致。该研究有助于改进缩径工艺,提高加工效率。

薄壁零件粘性介质外压缩径成形及数值模拟

介绍了粘性介质外压缩径成形原理,利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对成形过程进行了数值模拟,并对缩径过程中粘性介质压力场变化及对筒坯变形过程的影响进行了分析,得到了粘性介质非均匀压力梯度与筒坯褶皱形貌的变化规律。研究结果表明:失稳起皱是影响外压缩径成形的主要因素,缩径过程粘性介质产生的非均匀压力场可以延缓失稳的产生,抑制褶皱的长大,并在一定压力条件下消除了褶皱,从而有助于缩径成形极限的提高。

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。

变径薄壁零件粘性介质外压缩径变形分析

针对变径薄壁零件粘性介质外压缩径方法,采用理论和有限元方法分析了粘性介质压力场分布、坯料几何形状及应力与应变的变化,并与试验结果进行对比。研究结果表明,粘性介质适应坯料失稳褶皱形貌产生不均匀的压力场,并在较高压力条件下消除褶皱;试件壁厚减薄,最大减薄率为4.3%,变形方式由压缩类变形向伸长类变形转变。

薄壁筒形件粘性介质外压缩径失稳起皱分析

缩径成形受筒坯稳定性的影响,容易产生失稳起皱,很难成形出缩径量较大的零件.提出了采用粘性介质外压缩径工艺成形直径变化量较大的薄壁异形曲面筒形零件新方法.针对坯料端部约束和自由条件下的失稳起皱问题进行了试验和有限元模拟,分析了试件失稳起皱过程中几何形状和应力的变化规律.研究表明,约束坯料端部可以改善试件失稳起皱后的应力分布规律,有利于消除褶皱,在较高粘性介质压力条件下可以直接成形出缩径量为15%的试件.

方管旋压缩径工艺研究

采用旋压缩径工艺将矩形截面管缩成圆形截面管,利用Abaqus软件对旋压缩径工艺进行数值模拟,分析成形过程中的应力应变分布、壁厚变化规律、轴向长度变化及载荷变化规律,对成形中产生的缺陷进行分析,并优化工艺。实验结果验证了成形方案的可行性,并得到较好的成形结果。

汽车桥壳管坯推压缩径工艺研究

基于动力显式有限元软件,以汽车桥壳管坯为例,分别开展了1道次和2道次推压缩径成形工艺的数值模拟,并对缩径区典型截面的壁厚分布、端部翘曲、轴向失稳等影响成形质量的因素进行了分析。模拟结果表明:采用2道次的缩径成形工艺明显要优于1道次直接成形。成形件不仅满足使用要求,而且缩径过程中模具最大载荷为360kN,对模具的损耗尽可能地降低到最小程度,有利于降低生产成本,并对随后成形出合格的桥壳胀形件奠定了基础。

薄壁铜管无芯模钢球旋压缩径实验与有限元模拟

通过实验和有限元模拟的方法,研究了薄壁微小型铜管无芯模钢球旋压缩径过程中,铜管的成形特征和应力应变分布。结果表明,随着进给比的增加,已成形表面依次出现金属切向堆积和表面波纹等现象,缩径后铜管壁厚随之增加。旋压缩径后铜管金相组织呈现明显的分层现象,内层稀疏,外层致密,且外表面由于金属流动形成剧烈变形层。等效应力应变均大致呈层状分布,三向主应力均在钢球与铜管接触处达到压应力最大值。

带壁厚偏差管大变形推压缩径端部周向褶皱研究

无缝钢管推压缩径生产中的端部内壁周向褶皱会严重影响制件质量。通过测量无缝钢管壁厚,发现壁厚沿周向分布存在薄厚交替性变化规律;通过建立带壁厚偏差管推压缩径力学模型,分析管坯在减径、圆角及出口区的应力及变形特征,得到端部周向褶皱的生成机理。进行不同壁厚偏差管四道次推压缩径试验,结果表明端部不平度均大于初始不平度、定径区不平度均小于初始不平度,与理论分析吻合;总结了壁厚偏差和缩径道次对不平度、相对不平度的影响规律,并给出了产生周向褶皱的工艺参数范围。建立内表面为周期性正弦变化、外表面为圆形的壁厚偏差管几何模型,模拟出周向褶皱的生成与发展过程,得到壁厚、相对不平度在缩径各阶段的演变规律,模拟结果与理论分析吻合、与试验结果趋势一致。采用推压-拉拔缩径,可以大幅降低端部不平度和翘曲,有效提高成形质量。

工艺参数对自由推压缩径管坯残余应力的影响

针对自由推压缩径管坯弯曲疲劳寿命降低以及缩径时出现端部轴向开裂的问题,通过分析自由推压缩径的变形过程,揭示出缩径后已变形区内、外表面层存在较大的残余应力。使用有限元软件ABAQUS模拟了管坯的3道次自由推压缩径过程,给出已变形区内轴向、周向及径向残余应力沿长度方向、壁厚方向的分布规律,并分析了摩擦因数、缩径凹模出口圆角半径、缩径次数以及管坯的初始壁厚对缩径后残余应力的影响。对管坯进行了3道次缩径试验,实测了几何参量的变化,实测结果与有限元模拟值吻合,试验中发现第3次缩径时管坯出现了轴向开裂现象,证明了管坯内的周向残余拉应力值大于材料的强度极限。

木材横纹压缩过程中径向、弦向加载差异性分析

利用我国东北地区的11个树种为试材，采用先进的测试及计算手段，揭示木材横纹压缩大变形的全过程，比较分析了不同测试条件、不同树种的试材在径向、弦向加载条件下的差异性．

筒坯端部条件对薄壁零件粘性介质外压缩径的影响

采用理论分析和有限元方法分析了筒坯端部条件对薄壁零件粘性介质缩径成形的影响,得到了筒坯端部约束和自由方式下的失稳压力及失稳起皱后形状变化与壁厚分布规律。研究结果表明:筒坯端部条件影响薄壁零件粘性介质外压缩径成形质量;约束筒坯端部限制材料流动,不仅可以提高筒坯失稳压力,还有利于筒坯起皱后的褶皱消除,提高极限缩径量。

护环液压缩径工艺数值模拟与试验研究

采用有限元模拟与试验方法,分析了300 MW Mn18Cr18N钢护环液压缩径时的受力状态和变形规律。研究表明,液压缩径过程中,环坯内壁首先进入塑性变形状态,随着外压的逐渐升高,逐步向外壁扩展。变形过程中,环坯内壁、中壁和外壁变形相互协调。环坯内壁的等效应变和等效应力均始终大于外壁。模具锥角是影响环坯缩径形状的重要因素。由于模具锥角的改变,使得环坯端部受到的径向压力分量Fr和轴向压力分量Fz随之改变。当模具锥角较小时,径向压力分量Fr要明显大于轴向压力分量Fz,这导致采用小角度锥角的模具时,环坯缩径后往往呈现鼓肚形,当模具锥角较大时,轴向压力分量Fz将大于径向压力分量Fr,因此,采用大角度锥角的模具时,环坯缩径后呈现喇叭口形。通过数值模拟和试验验证的手段得出,当模具锥角在50°左右时,环坯可以获得较好的液压缩径效果。

等径压缩HDPE管内衬增强技术

等径压缩HDPE管内衬增强技术是采用在主管道内插入一条高密度聚乙烯管(HDPE)的方法,将外径和主管道内径等同或稍大一点的HDPE管经过多级等径压缩装置暂时减小HDPE管的外径,此压缩是采用滚轮滚动压缩,压缩后由牵引机牵引将缩径的HDPE管插入主管道中,经过24 h后HDPE管自然恢复到原来的直径,也可采用辅助压力温度使其恢复,这样穿插入的HDPE管就和主管道结合在一起,达到增强和内防腐的目的。

平台圆盘对径压缩的一个位移解

用半解析半经验的方法推出圆盘对径压缩的一个位移解,该公式可以估算力作用点有微小平台时直径的压缩位移。解析方法采用集中力对径压缩完整圆盘的直径上的应变求积分算压缩位移,但部分项积分的上限离开直径端点有微小距离,这相当于圆盘上有平台。再对所推公式做经验性修正。所推公式不仅形式简单,而且有良好的精度,与有限元计算结果比较误差不大于3.6%。最后给出从材料各向同性到正交异性的推广情况。

压缩式缩径井封隔器胶筒的结构优化研究

针对压缩式缩径井封隔器外径小、胶筒压缩变形量大、密封效果差的问题,开展了压缩式缩径井封隔器胶筒结构优化设计,并进行了承压能力的理论和试验分析,研制了一种适合缩径井高压密封的胶筒结构型式。通过试验证明,该缩径井胶筒(外径100mm)在φ139.7mm(51/2英寸)套管中承压不低于25MPa,满足了缩径井的使用要求。

基于机器视觉的压缩弹簧中段线径测量

为快速、高密度地检测弹簧线径,提出一种基于机器视觉的压缩弹簧中段线径测量方法。介绍测量算法的整体结构,在获取弹簧边沿的关键拐点后将弹簧各段分开,保留近似直线的中段边沿部分并进行最小二乘直线拟合;根据拟合直线和关键拐点生成检测基线,按预设的检测密度生成检测线段,测得各检测点位的线径。在精度测量实验中,最大相对误差为2.84%。在不同检测密度下的运行速度对比实验中,算法平均运行时间为120.4~130.3 ms,检测密度相差16倍时检测速度相差7.60%。经过批量验证,该方法快速可靠,一次运行可在200 ms内完成弹簧中段位置数十至一千多个测量点的线径测量。

等径压缩HDPE管内衬法修复在线旧管道

本文为管道的防腐和修复提供了一种经济和有效的解决方法。详细介绍了等径压缩HDPE管内衬法修复在线旧管道技术及其配套设备和工艺。该技术适用于陆上和海上的各种管道(天然气管道、输油管道、注水管道、排污管道、煤气管道、自来水管道等)的防腐和再建，开辟了管道防腐和修复的新领域。

基于内动力的对径压缩岩石拉张破裂演化规律研究

岩石是一种复杂的天然非均匀脆性材料,拉压性能差距较大,拉破坏往往控制着岩石工程整体的稳定性.论文将岩石内部某一点在一定尺度范围内所受内力的差异性定义为内动力,进行了对径压缩岩石拉张破裂裂纹扩展实验.采用高速摄像机捕捉破裂瞬时拉张裂纹扩展过程并用数字散斑软件分析第一主应变演化过程.采用连续-非连续方法模拟对径压缩岩石拉张裂纹扩展过程.从实验结果可以看出:拉张破裂裂纹扩展分为三个阶段:拉张破裂变形累计阶段(宏观无裂纹)、拉张破裂裂纹稳定扩展阶段、拉张破裂裂纹动态张裂阶段.将实验、数值计算结果与解析解进行对比分析,实验与数值计算结果扩展规律基本一致,但是与弹性力学解析解不同.解析解基于均匀性假设,而外载荷及岩石本身是非均匀的.外载荷及岩石本身的非均匀性是裂纹起裂点、扩展路径与解析解不相同的主要原因.综合分析给出拉张破裂裂纹扩展规律:当外载荷作用下内动力超过原子或分子连接力则裂纹扩展,扩展方向与内动力的方向垂直.岩石拉张破裂裂纹扩展演化规律的研究可为岩石工程拉张破坏的预防和控制提供理论依据.