差厚管内高压成形变形协调性研究

为了揭示差厚拼焊管内高压成形中,厚管与薄管的长度比和厚度比对变形协调性的影响规律,对不同长度比和厚度比拼焊管坯胀形过程进行了数值模拟研究,并分析了长度比和厚度比与轴向应变分布、减薄率分布的关系.通过拼焊管胀形实验获得了不同长度比拼焊管坯的胀形结果,对实验件轴向应变分布和变形协调性进行了测试分析.研究表明:变形协调性随差厚拼焊管长度比增大而提高,随厚度比增大而降低.差厚管内高压成形过程中,由于壁厚不同导致薄、厚管变形状态出现明显差异,薄管靠近焊缝区域的轴向拉应变最大,致使该处减薄率明显大于其它部位.变形协调性越好,壁厚均匀性越高.     

模具结构参数对橡胶介质胀形三通管的影响

采用斜面冲头和斜端面橡胶为介质,非线性显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA为数值模拟平台,建立三通管复合胀形的有限元模型,并研究斜面冲头、普通冲头、斜端面橡胶棒及垂直端面橡胶棒对三通管件成形质量的影响.结果表明:随着轴向斜冲头斜度增加,管件壁厚减薄率是先减小后增大,增厚率逐渐减小;随着橡胶斜度的增加,三通管件支管高度是先增加后减小.因此,当冲头斜度α=10°时,三通管的成形质量最佳;当冲头斜面和橡胶斜面同为8°时,壁厚减薄率控制在11%,则成形支管高度最高为16.37mm.     

管材壁厚对双直径圆管吸能元件成形与自由翻转的影响

利用ABAQUS 6.14软件模拟了在不同壁厚下,材料为20钢双直径圆管吸能元件的液压胀形、折叠和自由翻转的过程.并分析了不同壁厚下液压胀形与折叠后的壁厚分布,准静态压缩翻转变形模式以及准静态压缩时翻转力与翻转半径与推导公式之间的关系.结果表明：壁厚减薄程度与管材初始壁厚大小有关;20钢双直径圆管成形后发生轴向压缩时其自由翻转的模式多为内管外翻;推导的翻转力与翻转半径理论公式与实际测得翻转力与翻转半径的结果比较吻合.     

钣料正反胀形过程仿真及加压曲线优化

对圆筒形凹模约束的钣料正反胀形过程进行仿真,分析了成形过程工件形状变化及壁厚分布状况,通过仿真预测最大应变速率控制压力载荷变化,实现筒形件正反胀形加压曲线的优化.     

基于ANSYS Workbench的航空导管橡胶成形系统开发及成形性能分析

为提高有限元建模仿真效率、降低工程技术人员的操作难度,研究了T型三通管橡胶复合胀形仿真过程中涉及的关键问题。基于ANSYS Workbench仿真平台开发了航空导管橡胶成形系统,创建了建模仿真流程、参数化建模工具与仿真分析工具。利用开发的工具进行了T型三通管橡胶复合胀形研究,分别对最优工艺参数成形及起皱、破裂等成形缺陷进行模拟,以成形高度及壁厚最大增厚率与最大减薄率为成形性能评价指标,将仿真结果与现有试验结果进行对比。结果表明,使用开发工具进行有限元仿真的结果与试验结果吻合良好,验证了开发的航空导管橡胶成形系统的有效性,为成形试验及性能分析提供有效的参考与指导,具有一定的工程实际应用价值。     

PEI板材粘性介质温热胀形及有限元分析

根据不同温度条件下聚醚酰亚胺（PEI）力学性能和粘性介质压力成形原理,采用胀形和有限元分析方法对PEI板材粘性介质温热胀形过程进行研究,得到了不同温度条件下PEI板材的极限胀形试件高度以及变形过程应力与速度场的变化规律,分析了粘性介质温热成形对极限胀形试件的壁厚分布、透光性以及表面粗糙度的影响。研究结果表明：PEI板材在20~150 ℃范围内,随着温度的升高,材料等效应力分布梯度与材料流动速度分布梯度逐渐减小,试件变形更加均匀;PEI板材粘性介质温热胀形试件的最大壁厚减薄率在胀形试件中心呈现区域性分布,最大壁厚减薄率区域面积随着变形温度升高而增大,试验结果与有限元分析结果基本吻合;此外,通过对于PEI板材胀形试件的观测和粗糙度的测量,发现胀形过程没有对零件表面质量造成影响。     

异型变截面管材内高压成形壁厚控制技术与材料流动规律研究

通过建立相应的内高压成形有限元模拟模型,用D ynaform有限元分析软件进行模拟分析,探讨内高压成形过程中异型变截面管材壁厚变化的影响因素、控制技术及材料流动规律。模拟结果表明,内压力和轴向进给是影响异型变截面管材壁厚变化的主要因素,合理控制这两个因素可达到对成形件壁厚的控制。异型变截面管材内高压成形过程中材料由管件两端向中间胀形区流动,流向截面变化处,随着截面变化越大,材料流动速度也越大。     

PEI板材黏性介质温热胀形及有限元分析

根据不同温度条件下聚醚酰亚胺(PEI)力学性能和黏性介质压力成形原理,采用胀形和有限元分析方法对PEI板材黏性介质温热胀形过程进行研究,得到了不同温度条件下PEI板材的极限胀形试件高度以及变形过程应力与速度场的变化规律,分析了黏性介质温热成形对极限胀形试件的壁厚分布、透光性以及表面粗糙度的影响。研究结果表明:PEI板材在20~150℃范围内,随着温度的升高,材料等效应力分布梯度与材料流动速度分布梯度逐渐减小,试件变形更加均匀;PEI板材黏性介质温热胀形试件的最大壁厚减薄率在胀形试件中心呈现区域性分布,最大壁厚减薄率区域面积随着变形温度升高而增大,试验结果与有限元分析结果基本吻合;此外,通过对于PEI板材胀形试件的观测和粗糙度的测量,发现胀形过程没有对零件表面质量造成影响。     

厚壁双金属复合管外胀成形工艺研究

采用卸载理论对厚壁双层金属复合管在胀形成形后接触面上的配合性质与材料力学性能之间的关系进行了分析和研究.利用内、外管周向应变的变形协调条件,得出了胀形力pi与内、外管之间残余接触压力pc′的关系式.根据成形过程中残余接触压力的不同,得出了胀形力pi的工作压力范围.采用MSC.Marc对厚壁双金属复合管外胀成形工艺进行了有限元分析和数值模拟.结果表明:采用适当的胀形类成形工艺,可以在卸载后使不同材料的厚壁双层金属复合管材呈紧密配合状态.     

橡胶胀形工艺及应用

对利用橡胶在复合外力-管端部的轴向压力和反胀形压力作用下的管材胀形工艺进行了实验研究.成形时轴向压力和反压力可单独作用亦或同时施加.文中列出了T形管接头胀形实验结果.利用上限边界法预测在复合外力作用下的总成形载荷.     

膨胀管膨胀参数优化和膨胀模拟

为了使膨胀管的膨胀过程顺利进行,研究了膨胀锥锥角、膨胀锥与膨胀管之间的摩擦因数等参数对壁厚减薄量、轴向长度收缩量和膨胀力的影响,并优化了膨胀参数.在参数优化的基础上,利用ANSYS有限元分析软件对X52膨胀管的实际膨胀过程进行了模拟,结果表明:膨胀管膨胀后壁厚变薄,轴向长度收缩;轴向和环向的残余应力较大,其他方向的残余应力较小;膨胀力随着膨胀过程的进行呈现一定的变化规律.通过试验结果和模拟结果的比较,验证了模拟的合理性.     

双相不锈钢管道焊接残余应力参数的数值模拟

焊接残余应力一直为人们所关注，其大小和分布与焊接热源、接头形式和材料性能等多种因素有关，作者利用热弹塑性理论为基础的有限元数值模拟技术，对SAF2205双相不锈铜管道接头环焊缝残余应力进行有限元数值模拟，得到了管道内外表面残余应力的分布规律，即，在管道的焊缝及近缝区，内表面轴向残余应力是拉伸应力，外表面轴向残余应力是压缩应力，而内外表面环向残余应力都是拉应力；研究了不同的焊接线能量、管内径与壁厚比值R1／d和多层焊对焊接残余应力的影响，结果表明，残余应力受焊接能量变化的影响不大，外表面残余应力和内表面轴向残余应力部随着壁厚增大而增大，多层焊的残余应力有不同程度降低。     

轴向压缩下泡沫铝填充薄壁圆管吸能特性研究

利用有限元软件ABAQUS对7种不同几何尺寸的泡沫铝填充管进行准静态轴向压缩的数值仿真分析,系统地研究了管的高度、壁厚、直径以及泡沫铝的填充对圆管吸能性能的影响;与实验对比,分析了7种泡沫铝填充试件的平均载荷、初始峰值载荷、比吸能(ESA)和压缩力效率(ECF)等吸能评价指标。研究结果表明,泡沫铝填充管在准静态轴向压缩时,管的壁厚与直径对管的吸能性能有显著影响;管的高度对其吸能性能影响较小,但高度的增加可以增加管的总吸能;泡沫铝的填充提高了管的承载力、总吸能、比吸能和压缩力效率。本研究成果可为设计理想的缓冲吸能装置提供一定的技术依据。     

形状记忆合金管道接头连接性能研究

目的研究在轴向荷载作用下形状记忆合金(SMA)管道接头的连接性能,为SMA管道连接件的设计提供依据.方法对SMA管道接头连接性能进行轴向拉伸试验,基于AURICCHIO提出SMA本构方程,采用ABAQUS有限元软件对SMA管道接头连接性能进行数值模拟研究.结果在SMA管道连接件两端与被连接钢管相接触的部位,发生应力集中现象.随着过盈量的增加或者管道连接件壁厚的增加,SMA管道连接件与被连接钢管之间的径向应力、管道接头的极限轴向拉伸荷载均随之增大.结论在SMA管道连接件的实际设计过程中,建议管道连接件与钢管的设计壁厚相等,过盈量控制在0.055 mm以内,并通过增加管道连接件轴向长度的方式来提高SMA管道接头的轴向拉伸强度.     

汽车后桥缩径-胀形工艺的仿真分析

针对汽车后桥的缩径-胀形工艺,为得到合理的胀形加载路径,在缩径实验的基础上,使用ABAQUS软件对缩径-胀形工艺进行了数值仿真,确定了仿真过程中的边界条件以及加载方式,分析了不同的加载路径对成形过程的影响,考察了液压胀形的主要工艺参数,即液压与轴向进给量对成形过程的影响,得到了合理的加载路径. 仿真结果表明,缩径仿真结果与实验结果较为吻合;第1次胀形取胀形压力为常压47 MPa,第2次胀形取多线性加载路径,所得桥壳外形和尺寸较为理想;在第2次胀形时进行退火处理,胀形桥壳应力分布更为均匀,所需胀形压力也较小.      

T形焊接方管内加劲节点轴向力下的承载力

简述了国内外桁架节点加强的研究现状;对主管为焊接方管、支管为圆管的T形内部加劲节点在轴向力作用下的承载力,进行了较为系统的有限元数值分析;采用板壳单元,比较研究了多种参数下节点的极限承载力;通过试验与有限元的对比研究,为数值计算参数的选择提供了可靠的依据.相对于非加强节点,加劲节点具有更强的承载力.在大量节点数值计算基础上,对加劲板的内部布置、几何尺寸、承载力的提高等方面进行了系统分析,为此类节点型式在工程中的应用提供了设计参考.     

液压胀形圆角填充影响因素研究

以方形零件为例,研究了液压胀形过程中加载路径、摩擦系数、加工硬化指数和厚向异性系数对圆角填充性能的影响规律,采用3种不同的加载路径在由上海交通大学研制的计算机控制液压胀形机上进行试验,并采用动力显式有限元软件LS-Dyna对液压胀形过程进行仿真.结果表明:增大内压力有利于提高零件圆角处的贴模量;适当增加轴向进给量有利于改善零件的厚度分布均匀性;增大摩擦系数对零件的贴模量影响较小,但会降低零件的厚度分布均匀性;较大的厚向异性系数和加工硬化指数有利于液压胀形零件的圆角填充.     

长支管T型管接头复合胀形试验

对紫铜长支管T型管复合胀形工艺进行了试验研究，介绍了包括冲头挤压力的公式与计算，试验中所用复合胀形模具结构和部分重要零件的设计与选取及试验结果。试验研究表明，复合胀形工艺能够生产出支管长度比较长的T型管；采用合理的模具结构，正确计算冲头挤压力、胀形内压力及径向反压力，使胀形区始终处于多压应力状态，是复合胀形工艺的关键。     

紫铜等径长支管三通管复合胀形工艺

介绍了以聚氨脂橡胶为胀形介质，采用复合胀形工艺，将无缝管一次成形为三通管成品的加工工艺，包括模具结构设计、胀形变形力学特征和胀形成形机理分析及胀形力的计算，研究表明，这对实际生产有着重要的理论指导意义。     

基于ANSYS/LS-DYNA的V150油套管热矫直残余应力

基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立V150油套管热矫直的三维有限元模型,研究矫直后环向和轴向残余应力的分布规律,并利用X线衍射法测最了矫直管内表面环向残余应力.结果表明:环向和轴向残余应力呈螺旋状分布,螺旋接触带与管体轴向成58°的夹角,与矫直辊倾角互余,相邻的2个螺旋接触带之间的距离约为350 mm,基本等于矫直管的螺距(349 mm);环向残余应力具有外拉内压规律,轴向残余应力外表面以拉应力为主,内表面拉压应力并存,压应力极大值出现在壁厚中部;矫直管内表面环向残余应力的实测值为-189～-489MPa,模拟数值为-130～-480MPa,两者吻合良好,表明建立的矫直模型是可靠的.