薄壁圆管成形方管工艺分析及模具设计

以薄壁圆管成形方管为研究对象,基于数值模拟的方法,对其成形过程进行了有限元分析,仿真结果表明,在无填充支撑物的情况下,当间隙超过一定值时无法成形。在管料中填充支撑物后,管料在自动化成形过程中出现管料卷曲、成形尺寸超差、模具使用寿命短等问题,通过调整小端夹紧的宽度尺寸、合模时模具零件间隙、更改模具结构及在模具零件表面镀TiN涂层,解决了这些问题。

台车加速度波形对3岁儿童损伤风险影响的研究

用不同长度的圆形薄壁吸能管和不同质量的台车,采用有限元分析和台车试验进行拟合,获得FMVSS213规定的动态试验台车碰撞加速度波形。将所得的台车加速度波形和已有的ECE R44台车加速度波形,加载到放置有Q3儿童有限元模型的两种(汽车安全带和ISOFIX固定式)背带式前向儿童约束系统碰撞仿真模型中,通过仿真,分析了加速度波形对3岁儿童乘员的运动学响应和损伤参数的影响。结果显示,加载FMVSS213加速度波形的儿童乘员的前向运动学响应比加载ECE R44加速度波形约提前20ms。加载FMVSS213加速度波形的头部前向位移、HIC15和头部与胸部的加速度均大于ECE R44工况。两种工况的上颈部轴向力和胸部压缩量无显著差异,但上颈部轴向力均大于法规限值(1 705N),而胸部压缩量均小于法规限值(53mm)。研究结果表明,FMVSS213动态加载试验对儿童约束系统的安全性评价要求更高,可为儿童约束系统的设计提供参考依据。

碳纤维布加固薄壁圆钢管轴心抗拉承载力有限元分析

应用大型通用有限元软件ANSYS对CFRP布加固轴心受拉薄壁圆钢管进行了数值模拟计算,研究分析了4个因素,即CFRP布纵向加固长度比α、CFRP布厚度t、CFRP布弹性模量E以及CFRP布沿圆周加固方式,对钢管轴心抗拉极限承载力的影响及其规律.结果表明,经CFRP布纵向加固后的钢管杆件,其轴心抗拉极限承载力得到显著提高,加固效果优越.

薄壁圆管激光密封焊接设备的设计

针对薄壁不锈钢圆管的密封焊接,设计了整套激光焊接设备,主要由驱动机构、转盘、随行夹具、下料机构、上料检测组件、焊前检测组件以及激光焊接组件等组成。多工位随行夹具可实现自动检测、来料组装、激光焊接等工序同步进行,增加生产效率。经过实际生产检验表明,生产的成品率达100%,每日产量为3 000件,满足焊接质量及效率要求。

油管接箍内壁车削加工中内表面圆度误差预测

通过分析油管接箍内壁车削加工中的残余夹紧变形,利用功的互等定理研究弹复效应对残余夹紧变形的影响,建立了仅与毛坯内、外径尺寸及车削加工后内壁径向尺寸相关的接箍内壁圆度误差预测模型.同时,针对预测算法,进行了接箍内壁车削加工实验,并将加工后的内壁圆度误差数据与理论预测数据进行比对.结果表明,所建立的模型仅与毛坯内、外径尺寸及车削加工后内壁径向尺寸有关.利用该模型只需在加工前静态测量夹紧力作用下工件内壁的变形量,即可预测加工后工件内壁的圆度误差,其实测内壁圆度误差与理论预测的相对误差不超过6%.

倾角对细圆管内流动凝结换热特性的影响

为验证倾斜角度对管内水蒸气凝结换热性能的影响,文中对细圆管内凝结换热建立物理模型,并突出细圆管倾角对其中凝结液膜的受力影响,选择以水蒸气为凝结工质,流速较低情况下的膜状凝结为研究对象,进行数值模拟,根据数值模拟的计算结果,对比不同倾斜角度对管内凝结换热特性的影响。

薄壁圆筒平封头环焊缝的应力与变形

通过对薄壁圆筒环向对接焊缝建立适当的力学模型，再利用柱壳近似计算方法。

圆筒环缝对接焊应力与变形的分析

利用桂壳理论的近似计算方法．对薄壁圆筒环向对接焊缝的应力与变形进行了分析讨论．定量地结出了焊后残余应力与变形随筒体尺寸及焊接条件而变化的规律．

CFRP-薄壁圆钢管混凝土组合短柱的非线性有限元分析

利用ANSYS软件建立了CFRP-薄壁圆钢管混凝土组合短柱、钢管混凝土柱、素混凝土柱对比柱的三维有限元模型,并对比分析上述3种构件在轴压作用下的延性和极限承载力的差异.研究结果表明:CFRP-薄壁圆钢管混凝土柱的极限承载力比钢管混凝土柱有较大提高(模拟的单层粘贴构件约提高11%,双层粘贴构件约提高25%),且整体刚度好,表现为弹性阶段轴向位移小,当CFRP断裂后,钢管能继续提供塑性支持;钢管混凝土柱的极限承载力比素混凝土柱提高约4倍,延性也得到很大改善;ANSYS模拟值与文献[1]中的试验值和计算值吻合较好.

CFRP-超薄壁圆钢管混凝土轴压短柱承载力的简化计算

基于合理的CFRP筒、钢管和核心混凝土在极限荷载时的应力状态的假设,采用极限平衡法并运用MatLab软件作为运算工具,推导出钢管壁厚小于2mm、径厚比大于120的CFRP-超薄壁圆钢混凝土轴压短柱的承载力计算表达式.结果表明:相对于普通的CFRP-钢管混凝土短柱,CFRP-超薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的钢管套箍指标被折减,其承载力有所降低.通过对9个构件的轴心受压试验表明,计算表达式的计算值与试验值吻合良好.

CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱试验研究

进行了以CFRP为套箍指标主导的大钢管径厚比CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的轴压试验,观察了其破坏形态与变形特征,测得了CFRP和钢管的荷载-应变关系曲线。分析了CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的荷载-变形曲线,探讨了套箍指标对试件受力性能和延性的影响,阐述了区别于普通CFRP-圆钢管混凝土轴压短柱的破坏过程。结果表明:CFRP-薄壁圆钢管混凝土轴压短柱的破坏形态为CFRP断裂引发钢管径向鼓曲破坏;在塑性上升阶段,CFRP能延缓钢管的屈服速率,同时CFRP被赋予一定的塑性,构件在这一阶段具备一定的加劲特征,而钢管混凝土试件呈现软化特征;CFRP套箍指标对构件的极限承载力和延性影响较大,钢管套箍指标的影响相对较弱。

薄壁管材连续矫直压扁量力学模型研究

针对薄壁管材在连续矫直过程中大弯曲变形产生的截面扁化,需对管材截面进行压扁矫圆。在分析压扁矫圆变形过程和成形机理的基础上,结合薄壳弹塑性理论及其相关假设,确定了变形区的周向应变模型,进而完成了周向弯曲力矩的解析,运用经典卸载规律建立了薄壁管材截面矫圆的压扁量数学模型方程。通过有限元仿真分析证明了该模型的正确性和有效性,同时得到用初始截面径向最大位移量的2倍近似估算压扁量的方法,为继续深入研究矫直相关工艺参数的合理设置、完善薄壁管材矫直理论体系奠定基础。

基于一步成形法的薄壁圆管液压胀形

针对薄壁圆管的液压胀形过程,需要建立一种快速准确的仿真方法,从而节约设计初期的时间和成本,提出一种基于一步成形法的薄壁圆管液压胀形方法。该方法将管坯作为初始构形,将凹模型腔作为最终的构形型面,把胀形过程视为一个近似比例加载的过程,仅研究从初始构形出发到最终构形的变形情况,推导出初始构形和最终构形的几何关系,确定了管材液压胀形的本构关系,针对管材成形特点选择了DKT12单元模型,最终建立了有限元平衡方程,并使用牛顿-拉普森迭代法进行计算。基于上述理论,开发了相关程序,通过对比Abaqus及试验值的结果,验证了所提出的方法具有较高的计算精度和计算效率。