换热器管子与管板接头拉脱力的研究

通过试验和三维有限元分析研究了换热器中管子与管板连接的液压胀接、焊接以及胀焊结合接头(包括先焊后胀以及先胀后焊两种情况)的拉脱力大小和失效形式。有限元分析考虑了接头的几何非线性、材料非线性、接触非线性以及热固耦合,从而能模拟接头材料的弹塑性变形、热塑性以及先胀后焊过程中焊接热对胀接的影响。研究结果表明,焊接接头的拉脱力远大于液压胀接接头的拉脱力,并且略大于胀焊结合接头的拉脱力;对于先胀后焊或者先焊后胀接头,拉脱力并没有明显的变化;在拉力作用下,胀接接头的破坏主要是管子与管板接触面间的拉脱破坏,而焊接接头的破坏主要为焊缝的剪切破坏。     

CNG气瓶辊模拉拔数值模拟研究

辊模拉拔工艺是结合拉拔和轧制工艺对金属线材、异型材料和管材进行拉拔的先进制造工艺。本文针对钢质无缝CNG气瓶辊模拉拔工艺进行了数值模拟研究。通过Gleeble材料实验机进行的单向拉伸实验得到专用气瓶材料34CrMo4不同变形条件下的流变应力曲线,构建其材料本构方程,并以此为依托,应用有限元软件ABAQUS建立了气瓶辊模拉拔工艺的数值仿真模型。通过数值模拟,研究了各拉拔参数对拉拔力的影响效果,用于指导实际生产。     

水箱拉丝机拉拔锌线材用辊模的设计及应用

采用水箱拉丝机进行较高速度拉拔模连续拉拔制备锌线材,发现拉拔产生的热量易使锌线材晶粒粗大,进而导致锌线材的脆性增大和抗拉强度降低,因此,拉拔模拉拔速度受到限制。辊模拉拔发热量小,变形量大,对拉拔油要求不高,适合替代拉拔模在较高速度下拉拔锌线材。现有辊模以单组逐道次拉拔为主,且体积较大不适合安装于水箱拉丝机内使用。通过简化辊模结构及孔形设计,以适合安装于水箱式拉丝机内替代拉拔模拉拔锌线材。试验表明,改进后的辊模组合,可替代拉拔模安装于水箱拉丝机拉拔锌线材,单组辊模变形量可达到拉拔模变形量的两倍,拉拔速度提高31%,能耗明显降低。采用低黏度油品替代拉拔乳化液,可减少污染物排放。     

沥青混合料复合结构层间稳定性破坏研究

为了定量描述沥青混合料复合结构的层间破坏过程,本研究基于双线性内聚力模型,建立了直接拉拔试验中圆柱形沥青混凝土的三维有限元模型,该模型采用显式准静态方法求解了收敛问题,并系统比较了准静态参数(网格、加载曲线、质量缩放和模拟拉拔速率)对计算效率和精度的影响。结果表明,当加载曲线类型为光滑线、模拟拉拔速率为试验的10倍且质量缩放为100时,模型计算结果与试验结果最为一致,在沥青混合料复合结构拉拔破坏过程中,层间界面的最大应力集中在环形区域。     

豆形截面钢丝辊模拉拔工艺数值模拟研究

采用二辊五道次辊模拉拔方法成形豆形截面钢丝.依据豆形截面钢丝形状的特殊性及AISI70号钢材的特性,设计了各道次孔型形状.其中第一、二、四、五道次的道次压缩率相等,辊子采用横辊摆放;第三道次的道次压缩率为0,该道次的辊子采用与横辊呈90°的立辊摆放.计算并设计出各道次辊模组成的孔型型腔的截面尺寸和形状,再利用Deform-3D模拟软件对五道次辊拉拔过程进行仿真模拟,分析了工件辊模拉拔过程的变形机理,并对辊模拉拔过程中工件的等效应力、等效应变、模具的载荷等进行了分析,同时选取特殊点进行应力应变比较.研究结果表明,通过辊模拉拔方法生产的豆形截面钢丝,其成形效果良好.     

新型混凝土砌块EPS复合墙体抗剪承载力的计算

新型混凝土砌块EPS复合墙体是由轻质混凝土空心砌块做为外模,EPS混合土做为内模组合而成。为研究该新型墙体的抗剪性能,本文设计了不同高宽比、竖向正应力、以及不同内芯强度的该新型复合墙体1/2缩尺模型共6片,通过低周反复试验得出该新型复合墙体极限抗剪强度,采用以该新型复合墙体抗压强度的函数来表示其抗剪强度。对实测数据回归分析,建立出适合该新型墙体的抗剪理论计算公式:V_u≤1/(0.281+1.255λ)(0.20(f_(G,m)~(1/2))bh_0+0.12N),该公式具有一定的理论依据和实用价值,可供实际工程设计参考使用。     

换热器管板胀接接头高温下拉脱实验研究

考虑换热器管板胀接接头和高温拉伸实验机结构,设计了试件和实验方案,对液压胀接接头在高温条件下的拉脱力变化规律进行了实验研究.当温度在100℃内,拉脱力随温度升高显著增大、受胀管率影响较大;当温度在100℃～300℃时,拉脱力随温度升高略有降低,胀管率影响逐步变小.实验结果可为换热器管板胀接接头设计和拉脱力计算提供理论依据.     

钢-玄武岩纤维复合筋拉压力学性能试验研究

为了研究钢-玄武岩纤维复合筋的基本力学特性,开展了不同纤维含量钢-玄武岩纤维复合筋的拉伸试验、压缩试验及其机理研究.试验结果表明:纤维含量对筋材强屈比有较大影响,内芯钢筋在屈服前能够较好地与外包纤维共同工作,屈服后与外包纤维产生局部滑移,出现应变滞后现象,卸载后存在内芯钢筋受压与纤维受拉的自平衡现象,且随着塑性变形的增大,卸载刚度逐渐减小;受压荷载主要由内芯钢筋承担,纤维胶层对受压影响较小.针对钢-玄武岩纤维复合筋拉压不对称的特性,提出了钢-玄武岩纤维复合筋骨架曲线与滞回规则,并给出了卸载模量退化系数的建议值,为该类筋材在混凝土结构中的设计及有限元数值模拟提供了理论依据.     

辊模拉拔药芯焊丝的变形特性

利用ＭＴＳ材料试验等了固定模与辊模模拉拔药芯焊丝的变形特点和工艺特点,给出了变形参数,力能参数,等实验结果,结果认为,辊模拉拔具有良好的成型性和较低拉拔力的变形分配条件。     

连续铸造复合轧辊辊芯预热的数值模拟

建立了连续铸造复合轧辊辊芯预热的数学模型,并对辊芯预热温度的分布情况进行了数值模拟,分析了拉坯速度及陶瓷隔热管对辊芯预热温度分布的影响.结果表明,辊芯到达线圈下端面时,辊芯表面与中心具有最大的断面温差,离开线圈一定距离后,由于表面的散热作用,中心温度会超过表面温度;较大的拉坯速度不利于提高辊芯的预热质量;在拉坯速度较小的情况下,安装陶瓷隔热管将会对辊芯表面起到较好的保温作用,而在拉坯速度较大时,保温效果不明显.     

水箱拉丝机拉丝过程的有限元模拟仿真分析

以初始钢丝生产线为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件对水箱拉丝机第一道次拉拔过程进行模拟仿真,研究在拉拔过程中拉拔模锥角、摩擦系数和压下量对拉拔力的影响,并对其轴向应力和径向位移分布特点进行分析。结果表明,随着模锥角的增大,拉拔力呈先减小后增大的趋势,当模锥角为8°时,拉拔力最小;随着摩擦系数、压下量的增大,拉拔力随之增大;在出口处钢丝的外层轴向应力达到最大,由外层向内层轴向应力逐渐减小,钢丝前端应力达到均匀,且钢丝的模拟径向直径小于理论直径。     

短芯棒拔制有限元分析

借助ANSYS软件显式动力模块建立了钢管与内外模具的三维有限元模型，动态模拟了短芯棒拔制的整个过程，研究了模锥角、摩擦系数、壁厚等工艺参数对拔制力的影响，并根据得到的应力分布规律分析了生产中拔断等实际问题的机理．与空拔相比较，在短芯棒拔制过程中，纵裂现象一般不会发生，由于钢管轴向应力在横截面上分布均匀，一般也不会出现以局部破坏形式出现的横裂现象．本文所建立的拔制力分析模型经与实验结果比较，达到了较好的吻合，可为优化模具结构和进行短芯棒拔制工艺设计提供了依据．     

新型液压管材拔制成形原理研究

结合拉拔与液压技术的特点，在流体压力成形技术的基础上，通过对拔模的合理改造，并选用特殊性能的液压油，作为管坯与拔模之间的受力介质，通过液压系统将高压油打入拔模与工件之间，形成承压油腔，使拔模与工件不直接接触，成形力通过液压油进行传递，管坯在受力介质的压力作用下产生塑性柔性变形，并在拉拔力作用下，拔制出高精度管材。     

自增强三维高压油管的疲劳寿命预测

基于弹塑性理论的自增强技术可以提高高压油管的使用寿命.对三维高压油管进行了弹塑性有限元分析,通过计算油管的残余应力,探讨了自增强技术在提高油管寿命方面的研究与应用.对不同自增强压力下的油管在工作压力作用下最大应力值进行比较,确定了最佳自增强压力.基于应力-寿命法,应用MSC.Fatigue软件对自增强前后高压油管的疲劳寿命进行预测,结果表明自增强后三维高压油管的疲劳寿命与未进行自增强处理油管的疲劳寿命分布有着明显的差异,自增强前最小疲劳寿命区位于内壁,而自增强后最小疲劳寿命区分布在壁间,自增强技术使油管最小疲劳寿命提高了5倍以上.     

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.     

考虑施工过程影响的PCCP地震响应分析

为了研究地震作用下施工过程对预应力钢筒混凝土管(PCCP)的影响,建立考虑PCCP施工过程影响的非线性有限元模型,利用生死单元技术实现PCCP从地应力平衡到施加预应力钢丝预应力、铺设管道,再到回填回填土过程的有限元分析,以压实度作为衡量回填土施工质量的指标,基于黏弹性人工边界理论、等效节点力地震动输入法以及静-动力边界...     

复式薄壁方钢管混凝土柱的偏压力学性能研究

进行了9根带纵向加劲肋的复式薄壁方钢管混凝土柱的偏压试验.试验结果表明构件的承载力随着偏心距和长细比的增大而下降,但随着核心混凝土强度的提高而提高.基于充分验证的有限元模型,研究复式薄壁方钢管混凝土偏压柱的工作机理,并进行大量的参数分析.研究表明:外钢管的约束主要集中在角部,混凝土承担了大部分荷载,填充核心混凝土可改善组合构件的延性.钢材屈服强度、内钢管混凝土含钢率和径宽比越大,相对轴力-相对弯矩相关曲线的平衡点的横、纵坐标越小;但是随着混凝土强度的增大,相关曲线的平衡点的横、纵坐标均有增大的趋势;随着长细比的增大,轴力-弯矩相关曲线趋近于直线.最终建议了复式薄壁方钢管混凝土偏压柱的承载力简化计算式.     

锥模和弧形模芯拔管成型过程的非线性有限元分析

管材拉拔主要有空拔、固定短芯棒拉拔、长芯棒拉拔、游动芯棒拉拔、顶管法以及扩径拉拔等方法.与空拔相比,芯棒拔管具有许多优点(变形均匀、残余应力低及钢管壁厚精度高等),其中固定短芯棒拉拔应用最广泛.固定短芯棒拉拔就是在拉拔时,芯棒通过一个与机架尾部相连的拉杆被固定在     

新型钢管混凝土节点的非线性有限元分析

提出一种新型钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的节点形式,在节点区中断外钢管,加设芯钢管,使钢筋混凝土梁中的钢筋在节点直通、节点与所连接构件的混凝土成为一体,解决梁的内力在节点传递的问题。为验证新型节点的合理性和可行性,在合理选择材料本构关系、破坏准则的基础上,采用通用有限元工具ANSYS,建立一个三维有限元模型,对芯钢管中柱节点模型的外钢管应力、芯钢管应力、混凝土应力、节点区裂缝进行了分析。结果表明,有限元分析结果与模型试验结果吻合良好,节点的承载力大于被其连接的构件的承载力,满足"强节点、弱构件"的抗震设计原则,证实了新型节点的合理性和可行性。     

有限元与边界元耦合法在波浪力计算中的应用

利用有限元与边界元耦合法对三维无界区域中直立圆柱所受的波浪力进行计算,把整个求解区域分成内域和外域两部分,在内域采用有限元法,对外域采用边界元法计算,由加权余量法的理论知这种耦合在理论上是可行的,根据此耦合方法编制了完整的计算机程序,对海洋中直立圆柱的波浪力进行了分析.数值计算的结果与理论解吻合良好,表明该方法有效.