厚壁管张力减径过程数值模拟

通过对影响厚壁管张力减径工艺参数的研究,用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对厚壁管张力减径过程进行热力耦合数值模拟,分析了张力减径时钢管的应力与应变分布、温度分布、壁厚分布以及轧制力分布情况,为钢管张力减径工艺的优化提供了依据。     

铜/铝双金属复合管连轧变形过程数值模拟

本文以铜/铝双金属管的轧制复合为例,对双金属管的连轧变形过程进行数值模拟。铜铝双金属管中铜管为覆层,铝管为基层,轧制工艺采用冷轧复合工艺。轧机采用三辊Y型轧机,结合金属塑性变形理论、管棒材连轧技术、张力减径理论、固体传热模型、刚塑性有限元理论,利用大型非线性显式动力学有限元模拟软件ANSYS/LSDYNA对双金属管的轧制过程进行热力耦合数值模拟分析,对双金属管在轧制复合过程中的塑性变形过程、力学性能、尺寸精度和温度变化分布做了分析研究。     

张力减径过程管形预报的有限元模型

根据张力减径机的孔型特点,建立了全系统三维弹塑性有限元分析模型,对18机架张力减径过程进行数值模拟,通过研究横向壁厚分布,得出减径钢管产品沿圆周方向的壁厚分布不均,产生内多边形缺陷,并将模拟结果与实测结果进行对比,验证了所建立模型的准确性.本模型可以对钢管减径进行产品质量预测,为分析产品缺陷、指导工艺设计提供了依据.     

三辊微张力减径过程金属变形行为模拟与分析

采用ANSYS有限元分析软件，对无缝钢管三辊张力定径过程的金属变形行为进行模拟，较直观适时地反映该过程的金属变形状态，详细讨论该过程由咬入到稳定轧制的金属流动变化状态及方式。分析得到的应力应变分布结果能够较好地解释钢管定减径过程中出现的壁厚不均等现象，模拟结果与实际生产中钢管变形行为状态基本一致。     

强张力减径过程混合加载模型及产品质量预报

采用三维弹生大变表有限元法进行单组元建模,考虑金属的复杂性和影响金属流动的关键因素,如孔型形状及配置、张力作用等,通过张力作用等,通过张力、位移混合加载,建立耦合计算连轧模型,研究在张力减径过程中钢管变形机制,分析在不同民政部下钢管的壁厚变化规律,并与实验结果的对比分析,验证模型的可靠性,为对张减机进行全面检测、挖掘设备潜力和开发新产品等工艺理论研究提供了依据。     

无缝钢管冷轧成型过程的数值模拟

本文采用非线性有限元法对无缝钢管的冷轧成型过程进行了数值模拟,得到了钢管在整个冷轧过程包括稳定轧制和钢管冷轧脱模后各个位置的位移场和应力应变场.根据数值计算结果绘制了钢管的轴向、环向及径向应力分布,并根据应力分布特点解释了钢管在冷轧过程中,不同的减径量如何影响成品管直径和壁厚精度的机理.数值计算结果表明:不同减径量情况下,稳定轧制阶段减径量的大小对钢管内外壁径向应力影响较小;对于环向应力,减径量越大,钢管外壁环向拉应力越大,而内壁环向压应力则越来越小;轴向应力同样与减径量的大小成反比例关系.残余应力沿圆周方向有明显不同,较小的轴向拉应力和较大的径向拉应力有利于轧制后轴向变形,较小的减径量有利于接近理论壁厚,但冷轧脱模后钢管直径大于理论直径.研究成果对于无缝钢管冷轧成型工艺设计以和轧辊孔型设计具有参考价值.     

33Mn2V油井管张力减径过程的三维热力耦合有限元模拟

利用MARC/AutoForge3.1元件,使用三维弹塑性热力耦合有限元方法模拟采用新型油井管用钢33Mn2V热轧制管的双道次张力减径过程,并直观地显示了三维管件材料内部和表面不同方位的金属流动、应力、应变和温度演化情况.模拟结果表明:不论是工件表面还是内部,在张力减径过程中金属流动、应变、应力和温度分布都是不均匀的;分析成品管显微组织时应当考虑这些因素.     

用上限元法求解张减过程的轧制力

根据钢管塑性变形原理及张减变形理论 ,运用上限元法 ,构造动可容速度场 ,推导建立一系列与变形体内部虚功消耗有关的分式 ,算出张减轧制过程中的轧制力 ,并得到实验验证     

全浮动芯棒连轧管过程三维热力耦合有限元模拟

应用三维热力耦合弹塑性有限元模拟仿真及其接触分析技术,建立了全浮动芯棒连轧管过程有限元模型及其摩擦、传热和接触等重要边界条件.针对八机架椭圆-圆型孔系全浮动芯棒连轧管过程,实现了全三维热力耦合弹塑性有限元模拟仿真.获得了连轧管过程的应力场、应变场、温度场及轧制力学参数的变化特点.揭示了钢管连轧过程中浮动芯棒速度变化及荒管外径和壁厚分布变化的规律.     

热轧带钢精轧过程考虑相变的轧制力模型

对部分在精轧过程发生相变的热轧钢种,当在双相区轧制时,因奥氏体与铁素体的变形抗力随轧制温度的变化规律不同,使得传统轧制力模型的预报误差很大,影响轧制过程参数控制精度.为此,研发了一种适用于精轧过程发生相变的热轧轧制力模型.首先建立了余弦形式的相变体积分数模型,算出不同轧制温度下奥氏体与铁素体的体积分数;接着,建立加权形式的轧制温度对变形抗力影响项的计算公式,较好地模拟出轧件在双相区轧制的变形特性;最后,把该模型用于宝钢1880热轧轧制力预报在线计算,实际生产表明,该模型显著提高了无取向电工钢等精轧相变带钢的轧制力预报精度,改善了轧制稳定性.     

热送热装工艺中连铸板坯保温过程传热模型研究

建立了热送热装工艺中连铸板坯保温过程传热数学模型及下线坯冷却过程传热数学模型 ,并对计算结果进行了验证 ,证明模型可用于预报不同操作条件下铸坯在保温坑保温过程及下线冷却过程中温度变化和热状态 ,给出连铸板坯出保温坑时的温度分布 ,为连铸板坯热送热装炉提供温度查询依据 保温坑有明显的保温作用 ,但保温时间不应超过 1 0h,缩短铸坯在保温坑内的传搁时间和尽可能使坑盖保持关闭状态是提高热送温度的有效手     

异径双辊连铸薄带坯凝固传热的数学模型

给出了轧辊上一维传热的数学模型及其解析解,从而导出透热深度;利用焓法建立了在薄带坯铸轧中钢液凝固传热过程的数学模型,并通过离散化和差分法给出各节点处温度及焓值的数学模型;预示凝固前沿x_3 与时间的对应关系;通过模拟计算分析了传热系数h对凝固场的影响,辊材对温度场的影响,确定临界速度。为控制铸轧速度与辊材的选择提供了科学依据。     

热管空气预热器改造设计,制造及使用分析

通过在含尘烟气流环境下工作特性的分析,指出发展锅炉热管空气预热器研究的意义。在热管研制中探索了解决工质－管材相容性问题的综合措施及动态蒸汽钝化方法;探讨了热管传热性能的分析计算。换热器的整体设计以传热负荷和允许阻力为目标函数进行各种方案的优化选择。     

Numerical investigation on heat transfer characterization of liquid lithium metal in pipe

Liquid Li metal is a promising nuclear reactor coolant; however, relevant research regarding its heat transfer characteristics remains insufficient. In this study, a steady-state two-dimensional mathematical model is established to describe the heat transfer process of liquid Li in a straight pipe. A numerical analysis is conducted to investigate the effects of inlet velocity, inlet temperature, and wall heat flux on heat transfer in liquid Li. The results indicate the advantage of using liquid Li for improving heat transfer at high inlet temperatures (> 1000 K) compared with using liquid sodium and lead–bismuth eutectic. Considering the mechanism of the outlet radial heat flow model, the ratio of turbulent to molecular diffusion coefficients presents a parabolic distribution along the radius of the pipe. Increasing the inlet velocity, decreasing the inlet temperature, and decreasing the wall heat flux can effectively weaken the dominant role of molecular heat transfer owing to the low Prandtl number of liquid Li. The heat transfer of liquid Li is investigated comprehensively in this study, and the results provide a basis for the practical application of liquid Li as a promising coolant.     

重力热管伴热改善稠油井井筒传热损失的研究

根据重力热管作用原理,结合井筒传热过程,建立了稠油生产井中采用热管伴热方式时井筒热损失的计算模型,利用该模型分析了重力热管改善井筒热损失的原理。在此基础上,讨论了主要工艺参数对热管井井筒热损失的影响,结果表明：随着井底温度升高、产液量增加、热管下入深度加深,井筒热损失增大,其中,产液量对热损失的影响尤为显著。现场试验及理论研究表明：在不消耗额外能量的前提下,重力热管能够利用深部流体自身的能量提高井筒上部流体的温度,降低传热过程中的热损失,进而改善井筒温度分布剖面。该方法可以减小产出液在井下管道上升过程中的流动阻力,从而降低抽油机的负荷,实现低能耗对井筒流体加热的目的。     

基于反算热流的结晶器内流动--传热--凝固耦合模拟

基于Navier-Stokes动量方程和湍流低雷诺数k-ε方程,综合考虑能量守恒和钢液凝固与糊状区对流动过程的影响,建立了描述结晶器内钢液流动、传热及凝固过程的三维耦合数学模型。以实测温度和结晶器反问题模型计算出的热流为边界条件,模拟计算了结晶器内钢水的流动、传热和凝固行为。钢液流动决定结晶器内的温度和热流分布,铸坯凝固受钢液流动和结晶器热流双重因素的影响。建立的模型以及由此得到的铸坯凝固非均匀特征可为进一步考察浇铸过程中纵裂和其他表面缺陷提供借鉴和参考。     

金属大变形过程中温度场的Abaqus模拟

基于Abaqus有限元仿真软件,在考虑到变形热、摩擦热和接触热等因素的情况下,建立了轧件内部温度场的数学模型和轧件空冷及水冷的数学模型,并利用实验获得的金属高温物性参数,对金属的大变形过程进行了有限元建模和仿真,模拟了金属变形过程中纵剖面的温度场分布及变化规律。模拟结果表明,在金属大变形过程中,金属表面的温度变化较大,且是非线性下降的,而金属内部温度变化较小,同时温度与变形量之间相互影响;在热变形过程中,不能忽视金属与环境温度的热交换,这在一定程度上影响着金属表面的温度分布情况;金属与外界发生热交换,交换的热量与外界温度和换热系数有关;金属的变形热对温度场的分布有明显的影响。     

套管式地埋管换热器设计计算方法

 以线热源理论为基础建立套管式地埋管换热器换热的简化模型,给出基于热响应试验的套管式换热器设计计算方法。以湖南省韶山市一实际工程为实例对钻孔现场进行测试,采用该方法可计算出其综合导热系数和钻孔内总热阻。同时对该工程的另一钻孔进行双U测试及计算,以此作对比分析。考察两组测试在综合导热系数、钻孔内总热阻、换热温差和换热量上的内在联系。计算结果和测试结果表明,该计算方法在套管式换热器设计上具有适用性,避开了钻孔内层层热阻的复杂计算,简化了计算过程,可为实际工程提供计算参考。     

基于加热炉多场耦合传热的板坯加热均匀性

针对某钢厂步进式加热炉建立了炉内燃烧、烟气流动、烟气和钢坯传热的全耦合三维模型,采用动网格方法模拟钢坯运动.重点分析了炉内烟气与钢坯耦合传热、钢坯温度均匀性及不同垫块结构(一字型垫块、千岛式垫块、错位梁)时钢坯温度的分布规律.研究结果表明:所提加热炉数学模型能够准确描述炉内燃烧、湍流和传热过程;垫块结构对钢坯温度分布具有决定性影响,千岛式垫块、错位梁分别能减少40%和50%的黑印温差.该数学模型解决了步进梁、钢坯、垫块和水管立柱等复杂结构的钢坯运动问题和加热炉与钢坯的共轭传热问题.     

焊接温度场的三维动态有限元模拟

焊件在快速加热和冷却过程中温度场的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件．焊接温度场的准确计算必须建立起准确的热传递数学模型和符合焊接生产实际的物理模型．文中采用Goldak热源分布模型，将熔池看成是双椭球的盘，其表面上热量是按高斯分布的函数，内部用双椭球函数来表示其分布，并应用SYSWELD软件的校正工具，根据具体的焊接工艺和条件对热源进行校正；考虑了材料热物理性能参数与温度的非线性关系，建立了焊接过程的数学模型和物理模型，以低合金结构钢的堆焊为例，对其温度场进行了三维动态模拟．其结果与实验值完全吻合．