薄壁管数控弯曲截面畸变的实验研究

截面畸变是薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形容易出现的成形缺陷之一。文章采用实验法,研究了芯头个数、芯棒伸出量、弯曲角度、压块润滑状态、相对弯曲半径、材料等因素对截面畸变的影响;并提出了减小截面畸变的有效措施。结果表明,增加芯头个数与芯棒伸长量都能减小弯管的截面畸变,但两者都导致弯管壁厚减薄量增大;随着弯曲角度的增加,截面畸变越严重,相对弯曲半径越小,无芯棒与芯头支撑段弯管的截面畸变愈严重;在压块无润滑情况下,弯管的截面畸变和壁厚减薄量都小,并且在同等弯曲条件下,1Cr18Ni9Ti弯管的截面畸变小于LF2M弯管。

功能密度梯度泡沫铝填充薄壁锥形结构的吸能性(英文)

为研究功能密度梯度泡沫铝填充薄壁锥形结构在汽车吸能盒上应用的可行性,对锥形泡沫铝、铝合金薄壁结构、泡沫铝填充薄壁结构,进行了单轴准静态压缩试验及数值仿真分析。取得了对功能密度梯度泡沫铝的密度变化梯度和泡沫铝填充薄壁结构的接触面的数值建模的实用性经验。对比试样的变形模式、载荷—位移曲线、吸能量(AE)和比吸能量(SAE)。结果表明,在准静态压缩工况下,截面形状对锥形泡沫铝试样和泡沫铝填充薄壁结构试样的吸能性能影响不大;锥形泡沫铝填充薄壁结构的吸能性能优于对泡沫铝和铝合金薄壁结构的叠加吸能。

铝合金大口径薄壁管数控弯曲实验研究

铝合金大口径薄壁管小弯曲半径数控弯曲成形过程中更容易发生起皱、截面畸变和壁厚减薄等缺陷。文章根据成形缺陷产生的原因对弯管模具结构和设备装置进行了改进,包括模具内锁设计、紧凑型柔性芯棒、模具并紧杆和长内衬顶推。在此基础上,采用实验研究方法,对Φ70mm×1.5mm×105mm(外径×壁厚×弯曲半径)的大口径薄壁铝合金管数控弯曲成形质量及应变规律进行了分析,并研究了顶推装置在大口径薄壁铝合金管数控弯曲成形中的效用。

薄壁管小弯曲半径数控绕弯成形芯模效用的实验研究

薄壁管数控弯曲中带芯头的柔性芯模是提高薄壁管件成形极限和成形精度的关键因素。文章建立了绕弯过程芯模(包括芯棒和芯头)的理论解析模型,包括了芯模直径d、芯棒伸出量e、芯头个数n、芯头厚度k、芯棒/芯头孔心间距p及芯棒圆角半径r等参数的选取公式的推导,获得了不同弯曲规格下的芯模参数取值范围,验证了解析模型的合理性;实验研究了芯模参数对管材失稳起皱、壁厚减薄和截面畸变的影响规律。通过分段抽芯的工艺方法,完成了38mm×1mm×38mm(1D)高难度不锈钢管件的弯曲。

冷弯薄壁方钢管长柱轴压性能试验研究

进行了3组共9个试件冷弯薄壁方钢管受压长柱的试验研究与有限元计算分析,截面尺寸均为120 mm×120 mm×2 mm,考察长细比变化时,试件的破坏模式、荷载-位移曲线以及承载力等改变情况,并利用ANSYS软件进行了数值模拟计算,结果表明:1)对于轴心受压柱,在长细比λ≤36.4时,柱发生的是强度破坏,承载力较高;当长细比增大到λ≤65.5时,柱承载力降低近20%,破坏模式为整体破坏。2)有限元计算结果与试验结果较为接近,差值在12%以内,具有较高准确度。

6061-T4大直径薄壁管数控弯曲壁厚变化实验研究

为实现6061-T4大直径薄壁铝管数控弯曲精确成形,提高其成形极限与质量,需对弯曲过程中壁厚变化进行有效控制.本文以该材料Φ50.8 mm×0.889 mm×101.6 mm(直径D×壁厚t×弯曲半径R)薄壁铝管为研究对象,实验研究了弯曲角度、芯棒伸出量、芯球个数、弯曲速度等可控参数对壁厚的影响规律.研究结果表明:在整个弯曲段内,中性层并不是均匀地发生等距离偏移,中性层偏移量(E)与内外脊线壁厚变化率差值(η)存在线性关系,E随η的增大而增大;增大弯曲角度、芯棒伸出量、弯曲速度都导致内外脊线壁厚变化程度加重,管材壁厚变化不均匀度加剧;芯球个数对壁厚的影响呈非线性;基于优化的工艺参数组合,成功获得最大壁厚减薄率为22%的180°合格弯曲管件.

高g值冲击下变截面填充壳缓冲性能优化方法

针对需要多个目标同时达到最优值,提出高g值冲击下泡沫铝填充变截面壳吸收能量最大化及测控电路承受加速度幅值最小化的多目标优化方法。以铝壳厚度和泡沫铝密度为设计变量,通过全因子试验设计选取试验点,同时利用LS-DYNA获取相应的冲击信息,引入响应面法构造近似目标函数,通过目标规划法获得最优解。结果表明,对于抗冲击性能的综合要求,多目标优化结果优于单目标优化结果,并在一定冲击载荷作用下对于选取更优的缓冲结构具有重要指导意义。

铝合金薄壁管旋压封口工艺

铝合金薄壁管可以作为刚性取样管,应用在航空、航天和地质探测等研究领域。为保证样品的科学研究价值,需要对铝合金薄壁管两端封口以隔绝与外界的环境。文章采用旋压工艺对装满样品的铝合金薄壁管两端封口成形工艺进行实验研究。结果表明,通过控制旋压封口工艺的主要技术参数,可以使铝合金薄壁管获得良好的两端封口效果。研究获得了旋压力与旋轮进给率、旋压力与旋轮形状、壁厚减薄率与旋轮进给率的关系。

配筋薄壁钢管高强混凝土柱的轴心受压性能研究

为了探索配筋对薄壁钢管高强度混凝土柱轴心受力性能的改善机理,进行了18根试件的轴心受压试验。试验中设计了2种混凝土保护层厚度的配筋钢管混凝土及对应的钢筋混凝土、钢管混凝土和素混凝土等6组试件,以弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段的荷载与位移或荷载与应变关系、承载力、套箍系数为评价参数,研究了此类构件的基本力学特性,并发现:核心混凝土内配置钢筋后采用薄壁钢管是可行的;要提高钢管混凝土的工作性能,配置钢筋的效果明显优于增加钢管壁厚的效果。最终提出了适合此类构件的承载力计算公式。

冷弯薄壁型钢梁的滞回性能研究

进行了八片方形冷弯薄壁型钢梁在反复荷载作用下的试验研究和非线性有限元分析,研究不同跨高比和截面宽厚比对冷弯薄壁型钢梁的滞回性能、延性和耗能能力等的影响。结果表明:冷弯薄壁型钢梁的荷载-位移滞回曲线比较饱满,没有明显的捏缩现象,具有很好的延性和耗能能力;跨高比和宽厚比会严重影响冷弯薄壁型钢梁的滞回性能和延性。建立的非线性有限元模型能够预测冷弯薄壁型钢梁的弹塑性行为和抗震性能,计算结果与实测结果基本吻合。

“薄壁圆筒弯扭组合变形”实验项目规范

为进一步提高材料力学实验教学质量,以薄壁圆筒弯扭组合变形实验项目为对象编写了实验项目规范,为工科实验力学教学做了有益的探索。

铝合金管件液压胀形的实验及仿真分析

为深入了解薄壁管在不同加载路径下的成形情况及变形规律,采用仿真分析与实验测试相结合的方法对薄壁管件在内部液压下的塑性变形特征进行研究,并自行搭建了能够实现铝合金管件液力成形的实验系统,进行了不同工况下的胀形试验.基于ABAQUS非线性有限元软件对铝合金管件液压胀形过程进行数值模拟,通过将仿真结果与实验结果进行对比,验证了有限元模型的正确性,以此为基础,对胀形管件的失效形式、壁厚分布以及合理的加载路径进行研究,并总结了胀形管件的变形规律,为研究复杂变截面管件液压成形提供了有益的参考.

金属薄壁管液压胀形极限测试装置的试验研究

分析了金属薄壁管液压胀形中胀形区截面节点的应力和应变状态,分别针对轴向进给力F的作用大于或小于液压力P的作用,金属薄壁管胀形区截面节点的应变状态分别对应成形极限图的左侧和右侧应变状态,开发1套能实现胀形区截面节点不同应变状态的金属薄壁管液压胀形极限测试装置,通过示例,获得了简单加载路径下金属薄壁管液压胀形成形极限图。

薄壁管及其泡沫金属填充结构耐撞性的实验研究

对两种AA 6063T6铝合金薄壁空管(方/圆管)结构以及填充泡沫铝的5种不同几何截面的薄壁夹芯管(单方/圆管填充,双方/圆管填充,双方管四角填充结构)分别进行了准静态轴向压缩实验,研究了各种薄壁结构的变形模式和吸能性能,比较了反映不同结构耐撞性的各种参数,如比能量吸收和能量吸收效率因子等。同时,研究了各种填充结构的几何参数对结构耐撞性能的影响,发现填充结构内管的尺寸对结构的耐撞性影响显著。研究结果显示,圆管类型的结构平均压垮载荷、比质量能量吸收、单位行程能量吸收以及能量吸收效率因子都较方管类型结构高。泡沫填充单/双圆管结构由于其较高的压垮力效率和能量吸收效率,能够较平稳高效地吸能,作为耐撞性结构元件具有很大的优势。

冷弯薄壁方钢管长柱轴压与偏压性能研究

进行了9组共18个冷弯薄壁方钢管受压长柱试件的试验研究,考虑了长细比、偏心距两个变化参数,得到了试件的破坏形态、荷载-位移曲线以及承载力等重要数据,并采用有限元方法进行了数值模拟计算。结果表明:1)对于轴心受压柱,在长细比λ≤36.4时,柱发生强度破坏,承载力较高;对于受压偏心距较大的柱,发生屈曲破坏,且发生局部屈曲后在持荷下迅速丧失承载能力。2)偏心距对受压构件极限承载力影响很大,在长细比λ≥29.1时,极限承载力随偏心距增加而迅速降低;建议在长细比λ≥58.2时,受压柱需加支撑以减小计算长度,提高极限承载力。3)有限元计算结果与试验结果较为接近,差值在12%以内,具有一定准确度。

具有诱导结构的铝合金薄壁方管轴向压缩吸能性能试验研究

该文提出了三种新型的诱导结构设计方案来降低薄壁方管结构在轴向载荷作用下的初始屈曲载荷峰值。诱导结构设计在方管的加载端,在压缩开始的时候起作用,并且不会显著影响结构在正常工作时的强度和刚度。利用AA 6063 T6铝合金薄壁方管进行了一系列准静态和动态试验来研究了具有诱导结构的方管在轴向压缩时的能量吸收性能,给出了完整薄壁铝方管和具有诱导结构的薄壁铝方管的载荷位移曲线,并进行了比较。实验发现,三种诱导结构均可有效降低屈曲时的初始载荷峰值、提高方管承载吸能平稳性。

拼焊板形式结构件动态轴向压溃特性实验研究

拼焊形式构件因配置灵活的优势已成为性能卓越的车身轻量化结构,目前还没有看到相关文献报导拼焊板形式结构件的吸能特性实验研究,故本文选用三种相同外形尺寸但不同组合的单帽型拼焊形式结构件,对轴向冲击载荷作用下的拼焊板组合试件的动态变形及吸能特性进行了实验分析。从动态压溃结果来看,拼焊板的材料和厚度的不同会直接导致实际碰撞加速度曲线波形也不同,即有上升型、平稳型和下降型;从动态变形和加速度来看,如果前后端部件的材料和厚度设计合理,前纵梁就会发生较为理想的褶皱变形。通过不同耐撞性性能参数的比较可知,载荷大小与拼焊板的材料和厚度组合以及焊缝的存在有关,而且载荷效率均达到了50%以上。通过拼焊板形式的组合匹配,可以得到更加平稳的载荷位移曲线,使得压溃变形更加平缓,吸能更加充分。碰撞模式与指标数据均显示拼焊板结构可以作为一种更加柔性的前纵梁吸能结构,可以为工程师们提供有效的设计指导,并为拼焊板结构的应用推广提供直接的基础依据。

冷弯薄壁方钢管木组合长柱轴压性能试验研究

进行了4组共36个冷弯薄壁方钢管长柱的轴心压力试验,考虑了长细比、不同填充材料两个变化参数,得到了试件的破坏模式及承载力等。结果表明,试验中空钢管柱发生失稳破坏,由于宽厚比较大,局部失稳发生后迅速导致整体失稳,而填充材料后的试件,局部失稳后承载力降低缓慢,依然可继续承载;空钢管侧向位移值不易满足《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》(JGJ 227—2011)规定限值,尤其是当长细比达到172.9时,侧向位移值更难得到保证,而填充轻质耐压材料后可有效限制其侧向位移发展,构成柱的第二道抗破坏防线。填充材料后的柱,其稳定承载力明显提高;柱长细比越大,承载力提高越明显。