无缝钢管局部径向模具塑性成形数值模拟研究

采用大变形弹塑性有限元理论，用DYNA3D(研究版)有限元软件对无缝钢管局部径向模具塑性成形过程进行了数值模拟研究，得出了钢管成形时内部应力应变的变化规律，并与物理模拟结果进行了比较，有限元法的计算结果和物理模拟结果吻合很好，说明采用大变形弹塑性有限元理论的计算方法是正确的。     

角钢成形过程三维有限元热力耦合模拟

应用MARC／autoforge商用有限元程序,采用大变形弹塑性有限元方法对角钢的轧制过程进行了三维有限元热力耦合模拟．对模拟过程中涉及到的变形、温度场和宽展等进行了分析和探讨,重点分析了角钢异形孔中轧件的变形和应力分布．数值模拟的结果和现场实际轧制的情况进行了对比,结果证明数值模拟结果与实际轧制情况相符合．     

基于数值模拟的无芯模旋压收口工艺

为深入研究旋压收口成形机理，并为实际工艺过程提供依据，文中建立了单旋轮无芯模旋压收口成形的大变形弹塑性有限元模型，使用有限元分析软件MARC，对旋压收口成形过程进行三维弹塑性有限元模拟．对旋压成形过程的变形机理及应力应变分布的分析结果表明，变形金属在旋轮与毛坯的接触区受三向压应力作用；从已变形区到未变形区，轴向拉应变逐渐过渡为压应变，径向压应变则过渡为拉应变．随着压下量的增加，等效应力增加，径向应力最大值均出现在口部直身以及过渡圆角内壁，最薄区域（拉裂危险截面）出现在过渡圆角位置．有限元模拟结果与实际旋压变形规律吻合良好，为收口旋压成形工艺的制定提供了理论依据．     

大型船用曲拐弯锻成形缺陷分析

曲拐是大型船用发动机曲轴的重要部件。本文以6-S60MC-C组合曲轴曲拐为研究对象,以大型非线性有限元软件ANSYS为分析平台,采用大变形弹塑性有限元理论,对曲拐弯曲锻造过程作了数值模拟分析。分析了弯曲成形中出现的主要缺陷,提出了毛坯形状和尺寸、模具参数对成形质量的影响规律,为实际生产提供了理论依据。     

数控弯管管材成形三维有限元分析

以CNC数控弯管管材复杂空问成形的工程问题为背景，用三维弹塑性大变形理论来研究和分析管材在特定模具下的成形过程，并且编制了三维弹塑性大变形有限元程序。实现了管材弯曲成形过程的模拟，获得了设计模具和确定工艺参数的有关参考数据。通过实际管材在CNC弯曲过程中的计算，得到内部应力、应变分布及变形。再通过有限元分析，对于模具设计、弯管数据的修正，管材的材质、直径、壁厚的选取，以及加工中管材的弯裂、管壁起趋等现象的控制，提供了可靠科学的理论依据，提高经济效益。     

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。     

弹塑性固有应变法在钢板感应加热变形中的应用

针对传统数值方法在预测曲面板多加热线感应加热变形时耗时长或无法考虑加热顺序的问题，利用钢板电磁-热-结构耦合的有限元模型得到单加热线的残余应变，并将其等效为温度载荷施加在固有应变区；然后，通过弹塑性固有应变有限元计算得到钢板整体变形。采用弹塑性固有应变有限元法对帆形板和鞍形板的多加热线变形进行模拟，钢板挠度变形的计算结果与实验值之间的误差符合工程计算要求，且弹塑性固有应变法可以分析不同加热顺序下的钢板变形，结果表明，加热顺序对钢板变形有明显的影响。     

Y型三辊轧制变形过程有限元模拟与实验

在弹塑性有限变形理论的基础上，应用大型通用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对 角 孔件的变形进行了模拟。该分析软件蜞于Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ法的迭代过程，用一系列近似宵渐收敛于实际的非线性解。     

高速公路隧道施工中粘弹性变形的有限元分析

以浙江上三线高速公路隧道为工程背景，应用大型有限元软件MARC对洞口段隧道进行动态施工全过程三维有限元模拟。分析了施工工序，工艺对隧道拱顶沉降，侧壁收敛变形的影响，全面追踪了动态施工中隧道关键部位的变形过程，并基于弹性－粘弹性对应性原理，由各向同性及横观各向同性弹性计算的变形结果预测隧道的粘性变形。     

三辊弯板机构板材成型过程数值模拟

近年来,随着弹塑性大变形有限元方法的不断完善,使得关于塑性成型的有限元模拟得到了很快的发展。目前,用于有限元分析的模型有二堆和三维两种模型。但国内外关于螺旋焊管成型过程的数值模拟研究很少。本文基于ABAQUS软件对螺旋焊管成型过程进行数值模拟。定量分析了成型过程中的参数与成型质量的关系,指导实际生产实践。     

六辊CVC轧机轧辊弯曲和压扁变形的有限元分析

采用非线性弹塑性有限元法,利用大型非线性有限元软件MSC.Marc建立了六辊CVC轧机轧制过程三维有限元仿真模型。模型将辊系弹性变形与轧件弹塑性变形耦合在一起,进行统一建模与分析。运用该模型分别改变工作辊弯辊力、中间辊弯辊力、中间辊横移量进行有限元模拟,得到了工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移对六辊CVC轧机轧辊弯曲和压扁变形的影响规律。所建模型与分析结果可为六辊CVC轧机的板形控制研究提供理论数据与参考依据。     

地铁车站施工对邻近管线影响的三维数值模拟

随着城市建设步伐的加快,地铁工程施工对邻近管线的影响问题日趋突出.本文以北京地铁某车站工程为背景,借助大型有限元程序ABAQUS建立了三维隧道-管道-土体耦合模型,详细模拟了车站施工过程对邻近管线的影响.计算结果与现场量测数据基本吻合,验证了数值分析的可靠性.通过管道应力、局部倾斜、附加最大弯矩和地表沉降槽限值的验算,对管线的安全性进行了评估.     

样条曲线轮廓钢管弯曲成型模型与CAE分析

提出样条曲线轮廓钢管弯曲成型工艺的CAE方法．根据弹塑性理论建立了钢管弯曲回弹模型,提出圆弧链拟合模型和多折线拟合模型分别对样条曲线轮廓钢管进行拟合,并根据回弹模型和拟合结果确定弯曲工艺参数．研究结果表明：采用17段折线拟合试件样条曲线,只需一副模具,误差均在2mm之内,提高了工艺设计效率和可行性,在机械制造领域具有实用价值．     

水平旋喷组合结构中管棚受力特点数值分析

为研究隧道预加固管棚水平旋喷桩组合结构中管棚的力学行为、管棚搭接处的受力特点,采用三维弹塑性有限元方法,对比分析在开挖过程中,管棚水平旋喷桩组合结构和超前管棚注浆结构中管棚的轴应力、剪应力、弯矩分布特点。结果表明:管棚水平旋喷桩组合结构中,钢管所受弯矩和剪应力约为超前管棚注浆结构的10%,所受轴应力约为超前管棚注浆结构的40%;钢管的受力特点与超前管棚注浆结构存在较大差异。2种结构的管棚搭接处的力学行为均较为特殊,在分析管棚水平旋喷桩组合结构中钢管的受力情况,或对超前管棚注浆结构考虑管棚搭接效应进行受力分析时,应将现有受力简化模型进行修正。     

X80钢弯曲的力学性能测试

针对钢管制管过程中钢材板卷反复弯曲展平对钢材强度的影响，对X80钢制成的试样进行了4点弯曲实验．在各弯曲试样得到不同的预应变后，又对其进行反向加载，记录不同预应变下各试样反向加载的弯矩随表面应变的变化曲线．实验结果表明，存在预应变后，试样的弯矩-应变曲线低于初次加载的弯矩-应变曲线，且试样的预应变越大，弯矩-应变曲线越低，即随预应变的增加，材料的屈服强度降低，且出现了包申格效应．通过进一步理论计算，得出了材料预弯到屈服后再反向加载时，不同预应变下的屈服弯矩值，且实验测试和理论计算的屈服弯矩值能较好地吻合．     

冲击碾压改建水泥混凝土路面时基层的受力特性研究

基于三维动力弹塑性有限元分析方法,对冲击压路机沿面板纵向中线及板边两种行驶路线,冲击碾压破碎旧水泥混凝土板时,路面板下基层的变形、受力及破坏特征等力学响应进行了分析.研究发现,冲击碾压施工时基层对于路基有应力扩散作用,基层整体上与路面板一起处于纵、横弯曲状态,变形特点与面板一致,不利于面板破碎.沿边线路的基层竖向变形明显大于板中线路,基层顶面水平应力基本为压应力,底部为拉应力.两种线路下基层底面均出现塑性破坏,呈底部弯拉破坏模式,表面应力变形最大值位于板角或板边缘下方.随着冲击遍数的增加,底部塑性破坏区域逐渐增大.冲击初期基层先于面板破坏,从而使面板逐渐破碎,同时路基受到更大压实功.建议在冲击能量较小和基层较刚时,先沿板边冲击破坏基层,然后逐步沿中部移动,将可获得更高的施工效率.     

四辊冷轧机轧辊弯曲和压扁变形的有限元分析

借助Marc有限元软件,采用三维弹塑性有限元法对四辊冷轧机冷轧过程进行了模拟,同时对轧辊变形进行了分析·计算模型中将辊系变形与带钢变形统一考虑,并解决了轧件与辊系之间的耦合问题,避免了采用假定或迭代方法确定轧制力分布时产生的误差·采用逐步收敛的求解过程使计算结果精确、可靠·在不同的轧制条件下,得出了带钢宽度、弯辊力等参数对辊系弯曲、工作辊接触弧上的压扁变形、板宽方向的压扁变形和有载辊缝的影响,为板形分析与控制提供了一种新的计算方法和参考数据·     

矫直过程截面复杂反弯的应力分布与反弯特性解析

为了深入研究和认识辊式矫直过程中截面的反弯特性,研究存在弹塑性弯曲历史的截而弯曲过程,采用工程弹塑性力学基本理论,建立合理的辊式矫直复杂弯曲力学模型.解析证明经历二次反弯的截面应力形式应当由两次弯曲参数构成的平面方能进行描述,二次反弯过程截面的弯矩(M)与曲率比(C)的关系实际为包含两次弯曲的2个弯曲参数的复杂函数.通过对经历二次反弯的截面应力分布与反弯特性的解析,证明辊式矫直过程中经历多次弹塑性弯曲的截面受变形历史的影响,其应力分布函数及M-C关系都不再是简单关系,而是包含全部弯曲历史参数的复杂函数形态.解析结果表明:辊式矫直过程中经历二次反弯的金属条材截面弹性极限弯矩值下降,弯曲所需弯矩减小,弯曲回弹比增大,工程应用时应对相关工艺参数进行相应调整.     

双金属复合板的拉伸回弹特性研究

以弹塑性力学理论为基础,对双金属复合板在平面应力状态下的拉伸回弹过程进行解析,得出回弹残余曲率及残余应变中性轴偏移量的解析方程,继而结合有限元仿真和试验分析钢-铝复合板的拉伸回弹变形行为。研究表明,复合板拉伸回弹后呈现纯弯曲状态,残余曲率随着载荷的增大而增大,对于任意材料的双金属复合板均存在一个复合配比值,在该值下拉伸回弹产生的残余曲率最大。     

管材绕弯变形的理论与实验分析

针对管材绕弯成形的受力与变形特点，进行了理论与实验研究．应用塑性有限元方法分析了绕弯的主要工艺参数对成形后管材壁厚变化及截面椭圆度的影响，结合实验分析了变形区不同位置的椭圆度及壁厚的减薄情况．研究表明：R／D越小，变形越大，壁厚减薄也越大，而相对壁厚t／D对壁厚减薄影响不大；另外，芯棒的尺寸及位置对壁厚减薄率及截面椭圆度影响较大．