粉质黏土中缩径单桩静压沉桩阻力数值模拟研究

室内缩尺试验较难真实还原其沉桩特性,原型试验又较为耗时,基于耦合的欧拉-拉格朗日(CEL)数值分析方法可实现原比尺模型静压沉放过程模拟,且可直观获得桩-土相互作用过程。通过室内试验进行沉桩阻力的有限元方法验证,并将有限元法用于工程体型沉桩过程模拟与阻力计算;数值模拟结果表明,缩径段的体型设计使沉桩阻力增加,EVF云图可看出进入桩内土体的体积减少,使桩内出现泥面降低的情况;最后,研究不同缩径段尺寸对于沉桩阻力的影响。

缩径变形套管滚压整形施工参数优选

以液压滚珠整形器和缩径套管为研究对象,基于实际滚珠排布参数,考虑管材非线性及接触非线性,采用有限元分析方法建立滚压整形三维双重非线性有限元模型,研究不同施工参数对整形效果的影响。结果表明:轴向速度增加虽然对于修复后套管的残余应力及整形量影响不大,但会导致套管在整形过程中更容易被损坏,因此轴向速度不应选取过大;当轴向速度为1 mm/s时,对应的最佳转速为0.48 rad/s。

采动裂隙缩径后端抽采气流中煤岩颗粒沉积规律研究

井孔瓦斯抽采过程中抽采气流所携带的煤岩颗粒易在采动裂隙内沉积,严重降低了井孔瓦斯抽采流量,掌握裂隙内颗粒沉积特性是提高井孔瓦斯抽采流量的重要基础。开展了含缩径的裂隙内颗粒运移沉积实验,研究了抽采气流影响下颗粒在越过缩径后的颗粒沉积床演化规律,分析了抽采气速和缩径特征参数对采动裂隙缩径后端颗粒沉积规律和抽采局部阻力的影响。结果表明:裂隙缩径后端颗粒沉积床呈现2种演化规律;当颗粒沉积床沿气流方向呈“V”形分布时,颗粒沉积床沉积高度呈现先快速增大后缓慢减小的演化规律;当颗粒沉积床沿气流方向呈“?”形的颗粒沉积床时,沉积高度呈现先缓慢增大后缓慢减小的演化规律;此外,随着裂隙内颗粒床的发展,裂隙缩径后端的局部阻力变化可分为初期稳定阶段、快速发展阶段和最终稳定阶段;初期稳定阶段演化时间随抽采气速的增大或缩径比减小而缩短;快速发展阶段演化时间随抽采气速的增大或缩径比增大而缩短。

柔性送料方式下的管件旋锻缩径工艺研究

为了使旋锻所得管件质量更高、加工效率更快,以柔性送料方式为基础,基于0.5 mm厚铜管,结合锻模入口锥角、送料速度等工艺参数分析其对管件成形质量的影响。得出结论:对于0.5 mm厚管件,适当降低锻模入口锥角可以减小因震动引起的管件厚度不均,还能降低装置轴向送料压力,提高管件表面光滑度及送料装置使用寿命,锻模角选择15˚最佳;在一定范围内,管件轴向伸长量随送料速度的增大而减短,但速度过大时会导致材料异常的径向堆积,成形质量下降。In order to improve the quality and processing efficiency of the pipe fittings obtained by rotary forging, a flexible feeding method was used as the basis. The influence of process parameters such as the entrance angle of the forging die and the feeding speed on the forming quality of the 0.5 mm thick pipe fittings was analyzed. The results concluded that for 0.5 mm thick pipe fittings, an appropriate reduction in the forging die entry cone angle can minimize the uneven wall thickness caused by vibrations and reduce the axial feeding force needed by the equipment. This adjustment not only enhances the surface smoothness of the pipe fittings but also extends the service life of the feeding system, with an optimal cone angle of 15˚. In a certain range, the axial elongation decreases the feeding speed, and the speed will cause the abnormal radial accumulation of the material and reduce the forming quality.

考虑缩径影响的橡胶衬套寿命仿真研究

为解决某车型前悬架下摆臂后衬套在路试中出现开裂的问题,提出一种考虑缩径工艺影响的寿命仿真方法。首先,通过仿真分析获得缩径后衬套的静刚度,结合多目标优化,得到可准确描述衬套力-位移特性的超弹性本构参数;然后,在考虑缩径预应变的基础上,采用裂纹扩展法预测衬套寿命,危险位置损伤达到2.01,并复现了路试开裂问题;最后,通过结构优化设计,将危险位置损伤降低至0.943。路试验证结果表明,优化后衬套的疲劳寿命得到有效提升,证明了所提出方案的有效性。

软弱地基中海上风电大直径缩径单桩基础结构设计研究

基于真实设计参数和环境荷载,通过PLAXIS Monopile Designer和SACS软件实现某风场机位的缩径单桩优化设计,并进行结构极限强度、结构变形、自振频率和疲劳分析计算。相比于相同上部尺寸的常规单桩基础,缩径单桩具有较大的泥面转角和水平位移,较低的竖向位移和自振频率,计算结果验证了缩径单桩基础方案的可行性,并可实现节省10.9%的用钢量。

正循环泥浆护壁钻孔灌注桩缩径及处理方案

在各种工程建设的桩基施工中,经常会应用到正循环泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺技术,正循环具有设备简单,操作方便,费用较低等优点,但对于复杂场地存在塌孔、断桩或缩颈等问题,为了解决桩基施工过程中桩身缺陷的问题,本文通过工程实例详细介绍湿陷性黄土地区主河流、支流交替冲积高河漫滩建筑场地,对正循环泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺技术的要求,分析正循环钻孔灌注桩基施工工艺成桩过程,结合现场实验和检测数据的详细分析,提出了桩身缺陷产生的原因,得出桩基在复杂场地可能产生缺陷的结论,以便今后同类工程参考借鉴。同时也需要不断总结经验教训,完善相关技术标准和规范,提高正循环泥浆护壁钻孔灌注桩在复杂场地下的可靠性和安全性。

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。

薄壁管壳体环矢挤压缩径工艺仿真分析与研究

目的针对空心薄壁件在缩径成形工序中力学性质难以观测且缩径成形加工效率较低的问题,提出一种使用18瓣环矢挤压模具进行环矢挤压一次性成形的缩径工艺,并研究了该工艺下薄壁管壳体的弹塑性变形规律。方法以外径6.3 mm、壁厚2 mm、颈缩宽度1 mm的小尺寸薄壁管壳体(Q255材料)为研究对象,基于Barlat'96屈服准则和M-K沟槽理论,结合L.H.Donnell理论,建立管壳体环矢挤压缩径的塑性微元应力模型,通过ANSYS软件建立环矢挤压缩径工艺有限元模型,并进行数值模拟分析,获得管壳体环矢挤压过程中内壁面和颈缩区厚度方向的应力分布规律;最后进行实验验证,利用千分尺测量外径,采用应力测定仪测量中心位点应力,验证了该工艺下仿真结果的准确性。结论颈缩区域宽径比越大,缩径成形越远离弹性区;内壁面的应力整体呈凸状分布;卸载后,壁厚方向的残余应力呈从外壁到内壁逐渐增大的线性分布趋势,缩径区中心点最大残余等效应力为319.76 MPa,分布在挤压部位的内表面;经实验验证,内壁面中心位点的最大残余应力为183 MPa,其与仿真分析结果(202.5 MPa)的吻合度高达91.5%,验证了仿真结果的准确性。该环矢挤压模具能够有效进行空心薄壁管壳体的一次性缩径成形,提高制造效率,该研究结果可为薄壁管件环矢挤压缩径成形的工艺设计及工程应用提供参考。

缩径承台基桩竖向承载力及桩周土体变形

为了探究含缩径缺陷的承台基桩竖向承载性能和桩周土体变形规律,以缩径位于桩体深部为例,对1根完整承台基桩和6根缩径承台基桩进行了室内透明土模型加载试验,得到了桩荷载-沉降曲线。通过数据处理,得到承台沉降4 mm(极限承载力)时的桩周土体位移场。研究了缩径轴向尺寸和径向尺寸对承载力和桩周土体变形的影响规律,给出了承载力的变化原因。研究结果表明:缩径会严重影响基桩承载力,当轴向尺寸为20 mm、径向尺寸为8 mm时,极限承载力损失可达17.59%。承台和缩径周围的土体产生了较大的变形,减少了桩与土之间的相对位移。随着缩径轴向尺寸和径向尺寸增大,土体变形增大。缩径周围和桩端之间的土体发生贯通现象,桩与土体产生了同步位移,且随着缩径尺寸越大,贯通现象越明显。承台和缩径周围的土体与桩之间的相对位移,以及缩径周围与桩端之间的土体产生的贯通现象导致桩的侧摩阻力降低,从而损失了桩的承载力。

工业雷管薄壁壳环矢缩径力学性质模型研究

为研究工业雷管薄壁壳环矢挤压缩径成形工艺的力学性质,采用微元法结合弹塑性理论对环矢缩径成形工艺力学性质进行理论分析,并建立工业雷管薄壁壳环矢缩径有限元模型,利用ANSYS软件对缩径成形过程进行数值模拟,探究了管壳缩径成形的应力应变分布规律,并通过试验对仿真模型的准确性进行了验证。结果表明:薄壁壳变形区最大等效应力出现在模具锥角与管壳接触的边线处;成形区的应力应变沿中心截面对称分布,随着位移进给量增加,应力应变沿纵截面线呈缓-快-缓的趋势增大,沿横截面线呈先减小再增大分布,内壁的最大应力及最大应变均略大于外壁。

深基坑渗漏及咬合桩缩径的研究及处理方法

基坑工程渗漏及基坑支护咬合桩荤桩缩径是常见的问题,若处置不当,不仅影响深基坑正常施工及使用,而且还危及周边建筑物及管线的安全。文中结合某深基坑工程实施过程中出现的渗漏、咬合桩荤桩缩径及咬合桩素桩缺失等进行了多方面的原因进行分析总结,采取现场数据与理论知识相结合并对比分析方法,得出对基坑渗漏针对性实施了对坑内、外复合补强止水处置措施;对灌注桩缩径及素桩缺失等采取了人工坑内补强措施。保障了工程的顺利实施及周边环境的安全,可为类似工程提供借鉴和参考。

电磁缩径中集磁器参数和铝合金管件参数对变形的影响

管件电磁缩径是高端智能制造的一个新方向,缩径成形质量好坏主要与集磁器线圈参数、管件自身参数和放电能量大小有关,研究集磁器和管件工艺参数对电磁力和成形性能的影响尤为重要。针对3003和6063铝合金管件,本文结合实验研究和数值仿真方法,讨论了集磁器结构和管件参数等对电磁力的影响,研究了放电电压、管件金属材料类型、管件长度对最终管件成形的影响规律,并探究了影响管件成形均匀性的原因,可为合理制定管件电磁成形工艺方案提供一定技术参考。研究结果表明:集磁器内斜面角度变化对磁场力有明显影响,且角度为40°比较合理;3003铝合金管成形性较好,最大缩径率31.2%,塑性变形影响区域长度7.0 mm~15.5 mm,在5000 V~6000 V放电电压时成形均匀度φ≦18%,但是放电电压达到6500 V时出现失稳现象;6063铝合金管强度较高,最大缩径率16.2%,塑性变形影响区域长度5.3 mm~9.4 mm,管件变形均匀φ<14%。

铝合金波纹管无芯模缩径旋压成形机理与规律

针对波纹管现有制造工艺存在焊缝多、周期长、成本高、焊缝区易出现扩展裂纹等缺陷,提出采用无芯模缩颈旋压成形波纹管,并基于ABAQUS/Explicit平台建立了波纹管无芯模缩径旋压的三维弹塑性有限元模型。分析波纹管缩径旋压过程中的应力应变分布规律表明,直壁区与斜壁区相交处的圆角是应力和塑性应变集中区,该圆角区域在旋压过程中易产生厚向过度减薄和拉裂。采用单因素实验设计方法获得了工艺参数对成形质量的影响显著性和影响规律,并实验验证了数值模型结果的可靠性和实用性。结果表明,芯模转速对成形质量影响最大,芯模转速增大时,工件直壁区径向尺寸与波纹中心高度的精度均会变差;旋轮圆角半径对成形质量有一定的影响,较小的旋轮圆角半径无法使材料完全达到塑性状态而产生较大回弹,最终导致较大的几何尺寸精度偏差;而较大的旋轮进给速度容易在旋轮前方产生金属堆积,易使已旋区发生过度减薄从而影响成形质量。

缩径过程中的壁厚变化实验

对缩径工艺进行实验,研究了缩径过程中壁厚分布以及最大轴向力的变化规律。实验中选取不同的管坯直径,获取了不同的缩径系数。通过分析变形区内壁厚变化规律,特别是最终壁厚变化规律,确定了最大缩径力以及极限缩径系数。为验证理论计算结果的准确性,对实验结果与理论计算结果进行了比较。结果表明,增量理论的计算结果更加接近实验结果。

疏松砂岩储层水平井眼缩径变形规律数值模拟研究

针对疏松砂岩储层高孔隙度、高渗透率、弱胶结和低强度的特点,在地应力作用下容易发生大变形,在钻井过程中经常发生缩径、卡钻以及下套管遇阻甚至挤毁套管等情况。根据地层实际状况和施工条件定量评价井眼的变形缩径规律,可以科学指导钻井设计或现场施工的思路。文章提出在疏松砂岩储层水平井井眼变形分析中应考虑疏松砂岩的粘弹塑性变形,综合考虑地应力和钻井液密度对井眼变形的影响。应用拉格朗日元法进行数值模拟计算,得出了疏松砂岩中水平井井眼缩径变形随时间变化的规律。研究认为①井眼变形中应考虑渗流以及因浸泡引起砂岩强度降低等因素的影响;②研究得到的井眼缩径率与时间的关系,对于进一步研究和预测疏松砂岩的储层安全钻井周期以及水平井水平段极限长度,具有理论上的指导意义。

大型管件的模压式精确缩径矫圆

提出以模压式缩径矫圆的方式代替机械扩径以减小管件椭圆度,提高其承压强度。模压式缩径矫圆采用闭合后模腔为一整圆的上、下模具对椭圆管坯进行矫圆,为减小矫圆后管坯的回弹,须使整个管坯内外壁均进入压缩塑性变形,即有足够的压缩率。本文采用小曲率曲梁平面压弯的分析方法对模压式缩径矫圆工艺进行了理论分析,推导出缩径矫圆弹复方程,该方程表示了管坯截面壁厚中心线上任意一点弹复后的曲率半径与管坯初始几何参数、材料性能、缩径率间的关系。工程中管线钢管的椭圆度技术要求一般为0.5%～1%,采用本文方法缩径矫圆后的管坯椭圆度<0.12%,完全满足技术要求。理论分析与实验结果的椭圆度相对偏差<0.09%,几何尺寸相对偏差<0.19%,表明模压式缩径矫圆在工程实际中具有应用价值。

筒形件三旋轮缩径旋压过程的数值模拟

利用ANSYS软件对筒形件3旋轮缩径旋压过程进行了三维有限元数值模拟, 获得了应力、应变的分布情况, 并对缩径旋压时起旋点附近的局部变薄及口部扩径现象进行了分析。模拟结果与实际旋压过程相一致。

盐膏层造斜井段井眼缩径及套管外载数值模拟

盐膏层是油气成藏的良好盖层,塔里木盆地多个大型油气藏都属于巨厚盐下油气藏,为了提高单井产能,决定采用定向井和水平井来开发盐下油气藏。由于盐膏层距离产层较近,需要在盐膏层进行造斜。造斜井段盐膏层井眼的缩径规律及其对套管外载的影响国内外鲜有报道。应用有限元方法建立了造斜井段砂岩和盐膏岩地层、水泥环及套管耦合的三维力学模型,以塔里木羊塔克区块岩石力学测试成果为基础,研究得到造斜段井斜和方位对井眼缩径及套管外载的影响规律。该研究成果成功应用于塔里木巨厚盐下定向井、水平井轨迹设计,钻遇盐膏层泥浆密度的确定和井身结构设计,为塔里木盐膏层钻井、完井施工提供了重要的理论参考。

汽车波形套复合缩径—胀形变形分析与求解

提出汽车波形套成形的复合缩径-胀形工艺,设计了成形模具,给出了胀形用弹性介质的设计原则,建立了波形套复合缩径-胀形力学模型,推导出各变形区的静力平衡方程,在试验研究的基础上求解了各变形区的应变场及应力场。