动静复合拉拔作用下锚杆结构的破坏机制研究

为研究锚杆结构在动静复合拉拔作用下的破坏机制,基于锚固剂的弹塑性损伤本构模型和锚固界面黏结滑移模型,引入参数“静力比”和变幅正弦式动荷载模型,建立了锚杆结构的数值计算模型。首先以锚杆加载端的荷载—位移曲线为研究对象,通过室内试验进行了模型验证。然后对不同界面强度的多组锚杆结构在复合拉拔作用下的破坏过程、破坏模式和破坏特征等展开了研究,同时对参数静力比的影响进行了分析。结果表明:(1)受锚固界面强度的影响,锚杆结构主要包括:单一破坏模式(锚固界面滑移脱黏)、三段复合破坏模式(锚固剂斜开裂—水平开裂—界面滑移脱黏)和两段复合破坏模式(锚固剂斜开裂—水平开裂)。(2)锚固界面强度较小时,锚杆沿锚固界面完全脱黏。随着界面强度的增大,锚固剂斜向开裂缝倾角越小,斜向开裂区范围越大,但尚未延伸至锚固界面。(3)静力比在70%以下时,锚杆结构的承载力随静力比的提高而逐渐增加,反之则逐渐降低。锚杆结构的极限位移和动载循环次数均随静力比的提高而逐渐降低。(4)复合拉拔作用下锚杆结构的峰值荷载低于其在静力时的值,且峰后承载力下降更为明显。工程应用中,建议增加锚固界面和锚固剂强度,适当降低静力比,减弱动力冲击荷载的作用。

芯轴摩擦系数对推压-拉拔复合缩径的影响

推压-拉拔复合缩径工艺是管坯减径的新方法,芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对工艺有重要的影响。通过建立推压-拉拔复合缩径变形过程中变形管坯的力学模型,分析了芯轴外表面与管坯内表面之间摩擦系数对成形的影响规律。针对某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳管件的第一道次推压-拉拔复合缩径,设定不同的芯轴摩擦系数,进行了有限元仿真,得到了芯轴摩擦系数对管坯变形的影响规律,并基于管坯传力区不失稳以及变形所需凹模推力和芯轴拉拔力较小,给出了芯轴摩擦系数的设定范围。进行了缩径实验,实验和有限元模拟的结果接近。较小的芯轴摩擦系数可能造成管坯起皱失稳,而较大的芯轴摩擦系数,有利于降低管坯轴向压应力、凹模推力和芯轴拉拔力,但可能造成管坯表面划伤。

复合管拉拔过程的计算机仿真

采用弹塑性大变形有限元法建立了复合管的拉拔模型 ,并对整个拉拔过程进行了仿真。研究各种工艺参数对复合管拉拔拔制力的影响 。

芯轴外径对大变形推压-拉拔复合缩径的影响

通过推压-拉拔复合缩径的力学模型定性分析了不同外径芯轴缩径时管坯的受力及变形差异,并给出了芯轴外径设计公式;针对某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳管件的第一道次推压-拉拔复合缩径,设定不同的芯轴外径影响系数并进行了有限元模拟,分析了芯轴外径对管坯缩径成形的影响规律,基于传力区不失稳及管端不开裂给出了芯轴外径影响系数的设定范围;在专用设备上进行了第一道次推压-拉拔复合缩径试验,成功试制出缩径样件,试验结果与有限元模拟结果相吻合。

带壁厚偏差的无缝钢管推压-拉拔复合缩径

通过测量、分析某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳用钢管的轴向及周向的壁厚,建立了带壁厚偏差管坯的几何模型及推压-拉拔复合缩径的力学模型,分析了薄壁侧、厚壁侧管坯的受力及变形差异;通过对不同壁厚偏差管坯两侧的推压-拉拔复合缩径进行数值模拟,揭示了壁厚偏差对传力区应力及管坯壁厚的影响规律,并基于传力区不失稳条件给出了初始管坯的周向壁厚偏差的最大值;在专用缩径设备上成功试制出缩径样件,试验结果与有限元模拟所得规律一致。

推压-拉拔复合缩径成形理论解析

对推压-拉拔复合缩径管坯各变形区域进行了变形分析,采用主应力法对经向应力进行了解析,依次推导出弹性变形区、壁厚减薄区和定径区的经向应力表达式。以凹模出口处管坯的经向应力为边界条件,向管坯中部依次递推,得到变形管坯的经向应力表达式,并以某载重6.5 t胀压成形汽车桥壳管件缩径工艺为例,进行了3种不同芯轴外径的试验,对比了试验和计算结果。结果显示,经向应力试验值的变化趋势与计算结果一致,同时预测出缩径管件发生失稳现象,验证了理论计算的正确性。

防水粘结层材料复合件耐久性能评价

选取3种常用的防水粘结层材料,分析了干湿和冻融循环次数对复合件拉拔强度的影响。结果发现:随着干湿循环和冻融循环次数增加,不同粘结层材料的复合件拉拔强度均降低;干湿循环条件下水性环氧沥青的复合件拉拔强度降低程度明显小于高粘乳化沥青和SBS改性沥青,冻融循环条件下则相反,同时复合件拉拔强度恢复程度同样远低于高粘乳化沥青和SBS改性沥青;高粘乳化沥青和SBS改性沥青经历150000次疲劳循环加载后,复合件残余拉拔强度均高于水性环氧沥青,水性环氧沥青在50000次后,复合件残余拉拔强度明显降低;疲劳循环加载导致沥青发生不同程度的老化,其中水性环氧沥青针入度和软化点变化程度最小。

汽车传动轴冷挤压成型工艺研究概述

传动轴是汽车传动系中重要的零件,为了减轻重量,降低成本,同时便于实现生产制造自动化,可以采用无缝钢管作为毛坯件,并通过两端缩径的工艺来制造成两端细、中间粗的汽车传动中空轴。缩径的工艺根据变形力的作用方式,种类很多,本文对各种缩径加工工艺进行比较,提出推压-拉拔复合缩径的优点,及其研究现状。此汽车空心传动轴的加工方法的研究,对于实际工程应用有重要的意义。

防水粘结层不同粘结强度测试方法关联性分析

对高粘乳化沥青、水性环氧沥青、橡胶沥青和SBS改性沥青4种不同防水粘结层材料的复合件拉拔强度进行试验;确定4种材料的最佳构造深度分别为0.8、0.8、1.2、0.8 mm,最佳喷洒量分别为0.8、1.0、1.8、1.4 kg/m2。并进行不同温度下的复合件拉拔试验和附着力试验。结果表明:随着温度升高,4种沥青的粘结性能迅速下降,并且复合件拉拔强度下降趋势相同,在35℃时失去粘结能力;水性沥青材料的附着力明显低于热沥青,在35℃时降至0.1 MPa以下,热沥青在50℃时附着力接近于0。构建了复合件拉拔强度和附着力对应关系,以不同温度下的附着力计算复合件拉拔强度具有极高的准确性。

Fabrication and application of nano/microcrystalline composite diamond coated drawing dies using alternative carbon sources

Nano/microcrystalline composite diamond films were deposited on the holes of WC-6%Co drawing dies by a two-step procedure using alternative carbon sources, i.e., methane for the microcrystalline diamond（MCD） layer and acetone for the nanocrystalline diamond（NCD） layer. Moreover, the monolayer methane-MCD and acetone-NCD coated drawing dies were fabricated as comparisons. The adhesion and wear rates of the diamond coated drawing dies were also tested by an inner hole polishing apparatus. Compared with mono-layer diamond coated drawing die, the composite diamond coated one exhibits better comprehensive performance, including higher adhesive strength and better wear resistance than the NCD one, and smoother surface（Ra=65.3 nm） than the MCD one（Ra=95.6 nm） after polishing at the same time. Compared with the NCD coated drawing die, the working lifetime of the composite diamond coated one is increased by nearly 20 times.