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金属波纹管旋压-辊压联合成形过程变形行为分析

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塑性工程学报 2022年第8期29卷 131-138页

作者：许石民燕猛王孟业刘明欣刘永黄华贵燕山大学机械工程学院河北秦皇岛066004 河北省轻质结构装备设计与制备工艺技术创新中心河北秦皇岛066004 航天晨光股份有限公司上海分公司上海200000

以国内某厂旋压-辊压联合成形DN10金属波纹管为研究对象,基于***商业有限元软件建立了波纹管联合成形过程非线性有限元模型,模拟分析了薄壁波纹管的波形演变过程、内外变化规律和壁厚精度影响机制。结果表明,波峰外径主要受辊压道次影响... 详细信息

以国内某厂旋压-辊压联合成形DN10金属波纹管为研究对象,基于***商业有限元软件建立了波纹管联合成形过程非线性有限元模型,模拟分析了薄壁波纹管的波形演变过程、内外变化规律和壁厚精度影响机制。结果表明,波峰外径主要受辊压道次影响,波谷内径演变与各成形道次都相关。辊压过程中通过微压下量可确保模具对波谷的张紧限制作用,从而有效提高波形成形效果。在旋压成形时,在径向和周向双重压应力作用下,波谷壁厚出现增加。为满足壁厚均匀化调控需求,根据成形工艺特点及体积不变原理,给出了波纹管壁厚预测公式。

关键词：金属波纹管旋压-辊压联合成形有限元模拟壁厚变化应力状态

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大型封头锻件成形技术分析与试制

塑性工程学报 2023年第4期30卷 27-36页

作者：郭彪胡振志丁克强高伟秦红付肜亮洛阳中重铸锻有限责任公司河南洛阳471039 中信重工机械股份有限公司河南洛阳471039

通过对封头锻件关键成形方法和控制难点进行综合分析,首次提出了“全断面镦粗+十字进砧压实+旋转进砧压实”主变形控制新方法和拉深成形整体模具结构设计方案。结合工艺性分析,建立了有限元模型,对锻透压实工艺方案的可靠性进行了仿真分... 详细信息

通过对封头锻件关键成形方法和控制难点进行综合分析,首次提出了“全断面镦粗+十字进砧压实+旋转进砧压实”主变形控制新方法和拉深成形整体模具结构设计方案。结合工艺性分析,建立了有限元模型,对锻透压实工艺方案的可靠性进行了仿真分析,多角度分析了拉深成形阶段影响封头壁厚变化的关键因素,重点分析了模具间隙、凹模圆角和模具润滑条件对各部减薄量的影响规律,对新方案压实工艺参数控制和采用整体模具结构设计的成形效果及质量进行了预测。最终确了定最优主变形锻透压实方案和整体模具结构设计,并通过生产试制验证了工艺参数及成形工艺的合理性。

关键词：大型封头锻造压实整体模具拉深成形壁厚变化工艺参数 FEM

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H62黄铜管自由弯曲成形工艺仿真及优化

实验技术与管理 2022年第11期39卷 75-83,98页

作者：张新聚薛占璞孙晓婷河北科技大学机械工程学院河北石家庄050018 石家庄理工职业学院河北石家庄050200

为研究自由弯曲成形过程中弯曲件的成形质量问题,以H62黄铜管为例,开展了管材自由弯曲成形的ABAQUS模拟和试验研究。通过有限元模拟与试验相结合的方法,得到关键工艺参数对管材壁厚变化和截面畸变的影响规律,并利用正交试验获取成形工... 详细信息

为研究自由弯曲成形过程中弯曲件的成形质量问题,以H62黄铜管为例,开展了管材自由弯曲成形的ABAQUS模拟和试验研究。通过有限元模拟与试验相结合的方法,得到关键工艺参数对管材壁厚变化和截面畸变的影响规律,并利用正交试验获取成形工艺参数组合。试验结果表明:当万向球模内腔圆弧半径r为5mm,管-模间隙值Δa为0.2 mm,弯曲模与导向机构的距离A为36 mm,管材进给速度V为20 mm/s时,成形质量最佳,在此参数下弯曲成形的管材壁厚减薄率控制在8%以内,截面畸变率控制在5%以内,有效提高了成形质量。

关键词：管材弯曲壁厚变化截面畸变成形质量

T2/20#异质双金属复合管数控弯曲回弹研究及参数优化

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T2/20#异质双金属复合管数控弯曲回弹研究及参数优化

作者：张洋西安石油大学

学位级别：硕士

弯管作为复合管的构件之一,在管路系统中必不可少。双金属复合弯管能最大限度地实现材料的优势互补,节省合金元素,降低工程费用和维护成本,已经成为不可或缺的金属管材。然而双金属复合管弯曲成形时容易出现壁厚减薄、截面畸变等成形缺... 详细信息

弯管作为复合管的构件之一,在管路系统中必不可少。双金属复合弯管能最大限度地实现材料的优势互补,节省合金元素,降低工程费用和维护成本,已经成为不可或缺的金属管材。然而双金属复合管弯曲成形时容易出现壁厚减薄、截面畸变等成形缺陷,回弹又会对复合弯管形状精度以及壁厚和截面畸变产生影响,这都严重制约着双金属复合弯管成形质量和成形精度的提高。本文以有限元模拟方法为主,结合实验研究方法,以T2/20#异质双金属数控复合弯管为研究对象,系统深入地研究复合管的回弹机理以及回弹规律,并实现了对复合管数控弯曲回弹的预测和控制,主要研究内容及结果如下:(1)建立了T2/20#异质双金属复合管数控弯曲回弹全过程的三维有限元模型,基于有限元模型能量和实验,验证了有限元模型的稳定性和可靠性;使用Python语言脚本编写开发出方便快捷的数据提取GUI工具。(2)回弹前复合弯管结合界面两侧的应力分布不连续,而卸载回弹后应力重新分布使得结合界面两侧应力不连续现象消失;复合弯管外缘侧的管壁减薄率以及内缘侧的管壁增厚率均略大于单金属弯管,而其截面畸变程度明显小于单金属弯管。(3)回弹角随着相对弯曲半径的增大而增大,随压块与复合管外壁间摩擦系数增大而减小,随芯棒伸出量、芯棒与复合管内壁间摩擦系数增加先增大后减小;回弹半径随着相对弯曲半径和相对助推速度的增大而增大,随芯棒、压块与复合管间摩擦系数增加先增大后减小。(4)不同工艺参数下,复合弯管回弹前后壁厚减薄率和截面畸变率沿弯曲方向的分布规律基本保持不变。回弹前后,壁厚减薄率相对差值小于2%,回弹对复合弯管壁厚减薄的影响较小,而截面畸变率相对差值均大于10%,部分区域相对差值超过20%,回弹对复合弯管截面畸变的影响显著。(5)基于响应面法分析了工艺参数之间的交互作用对壁厚减薄率和截面畸变率的影响及其显著性,建立壁厚减薄率、截面畸变率、回弹角以及回弹半径的预测模型,提出回弹角、回弹半径控制策略以及参数优化方法,以T2/20#双金属复合管90°弯曲成形为例,验证了回弹控制策略和参数优化方法的有效性。

关键词：双金属复合管壁厚变化截面畸变回弹响应面法参数优化

GH4169双层导管弯曲成形试验及有限元模拟研究

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GH4169双层导管弯曲成形试验及有限元模拟研究

作者：赵满圆北京有色金属研究总院

学位级别：硕士

GH4169是一种耐疲劳、抗氧化的镍基高温合金,可生产多类细径管材,被广泛地用于航空航天,石油化工,汽车工业等。双层间隙管由于其特殊的管材结构,具有更高的强度,可以适应更严苛的温度和更强的腐蚀性环境。因此,研究双层间隙管弯曲成形... 详细信息

GH4169是一种耐疲劳、抗氧化的镍基高温合金,可生产多类细径管材,被广泛地用于航空航天,石油化工,汽车工业等。双层间隙管由于其特殊的管材结构,具有更高的强度,可以适应更严苛的温度和更强的腐蚀性环境。因此,研究双层间隙管弯曲成形的规律尤为重要,既可以丰富现代塑性加工技术,又可以为高强度双层管材的弯曲成形提供参考和指导。本文针对GH4169双层立体空间管绕弯成形过程,采用了理论研究、数值模拟与试验研究相结合的方法进行探讨。首先通过材料弹塑性变形理论,结合现场弯曲工况,分析双层管在绕弯过程中不同的变形阶段和受力情况,根据应力-应变的关系,对管材弯曲过程中的横截面畸变和壁厚变化进行解析。采用ABAQUS数值模拟软件,结合实际绕弯成形装置,建立双层管绕弯成形有限元模型,研究不同弯曲工艺参数下的双层管绕弯过程,以及弯曲后的横截面畸变和壁厚变化过程。通过数值模拟分析不同填充物、弯曲角度、半径及助推速度对管材弯曲后的横截面畸变和壁厚变化规律,分析各类工况下管材的应力-应变分布趋势,研究发现:1)随着弯曲角和半径的降低,内外管横截面畸变增大,壁厚变化率上升;2)填充物支撑管材内部改善两管横截面畸变率和壁厚增厚,当管内压力增大,内外管的壁厚减薄率上升,增厚率下降,填充物内压力使切向应力降低,横截面畸变下降;助推速度相对其他三种因素对横截面畸变和壁厚变化影响较小;3)共同弯曲条件下,内管受到填充物完全约束,内管壁厚/外径(t/d)比值相对外管更大,管型结构更稳定,同样的弯曲条件下变形程度比外管小;4)切向应力>径向应力>周向应力,切向应力为第一主应力;内压增大,两管应力应变差值增大,填充后的管材整体三向应力应变较低,对应较低程度的横截面畸变和壁厚变化率,横截面畸变由壁厚变化和内部压缩组成,过大的内压会导致横截面畸变率上升;5)当助推速率比弯曲模的旋转速度大时,管材的切向拉伸应变减小,而切向压力应变增大;当助推速度低于弯曲模的选择速度时,拉伸应变增加,压缩应变降低。通过自行设计的绕弯设备进行弯曲实验,将模拟结果与实验结果进行比较,发现得到的规律一致,数值差距在5%以内。验证了数值模拟研究结果的准确性,试验结果表明,1)填充物对管材开始增厚和减薄的位置没有影响,壁厚从35-70°均保持平稳;2)绕弯成形过程中内外两管间隙随弯曲变形量的增大,外侧间隙减小,未填充管材从最外侧到最内侧,间隙分布先增加后降低,最大间隙处出现在弯曲径向方向;3)双层管弯曲后内外管横截面畸变差值不超过1%,且内外管横截面畸变率最大不超过7%,外管壁厚变化率在8-12%,内管壁厚变化率5-9%。以上研究可为GH4169双层间隙管弯曲成形技术提供参考,改善了产品的弯曲质量和成形性能,减少了模具的设计费用,缩短了产品的制造周期。

关键词： GH4169 双层间隙管数值模拟横截面畸变壁厚变化

管模间隙对21-6-9高强不锈钢管数控绕弯成形质量的影响

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北京理工大学学报 2015年第9期35卷 886-891页

作者：方军鲁世强王克鲁许小妹姚正军南京航空航天大学材料科学与技术学院江苏南京211106 南昌航空大学航空制造工程学院江西南昌330063

基于ABAQUS/Explicit有限元平台,建立了21-6-9高强不锈钢管数控绕弯成形过程的三维弹塑性有限元模型,并验证了模型的可靠性.利用该模型研究了不同管模间隙对管材数控绕弯过程壁厚变化及截面畸变的影响规律.结果表明:增加管材-芯棒间隙... 详细信息

基于ABAQUS/Explicit有限元平台,建立了21-6-9高强不锈钢管数控绕弯成形过程的三维弹塑性有限元模型,并验证了模型的可靠性.利用该模型研究了不同管模间隙对管材数控绕弯过程壁厚变化及截面畸变的影响规律.结果表明:增加管材-芯棒间隙、管材-防皱块间隙或减小管材-压块间隙、管材-弯曲模间隙可以减小壁厚减薄率;减小管材-芯棒间隙或增加管材-压块间隙可以减小壁厚增厚率,而其他管模间隙对壁厚增厚率的影响不显著;减小管材-压块间隙、管材-弯曲模间隙或增加管材-防皱块间隙可以减小截面畸变率,而增加管材-芯棒间隙,截面畸变率呈现先减小后增加的变化规律;获得了规格为Φ15.88mm×t0.84mm×R47.64mm的21-6-9高强不锈钢弯管件较佳的管模间隙值.

关键词：数控绕弯间隙壁厚变化截面畸变有限元模拟

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截面变化对钢丝束标样电磁特性的影响

计量学报 2010年第6期31卷 547-550页

作者：陈厚桂江政陈远武汉大学电气工程学院湖北武汉430072

标样是钢丝绳电磁探伤方法评估中的关键部分，其配置是否合理直接关系到评估的有效性和可靠性。ASTME1571推荐使用钢丝束标样替代钢丝绳标样，但是该标准只给出了一般性的规定，对于钢丝在钢丝束中如何配置缺乏具体的描述。基于有限元... 详细信息

标样是钢丝绳电磁探伤方法评估中的关键部分，其配置是否合理直接关系到评估的有效性和可靠性。ASTME1571推荐使用钢丝束标样替代钢丝绳标样，但是该标准只给出了一般性的规定，对于钢丝在钢丝束中如何配置缺乏具体的描述。基于有限元方法建立钢丝束的电磁探伤模型，研究截面变化对平行钢丝束标样电磁检测特性的影响。首先改变钢丝在钢丝束中的分布，分析钢丝分布对磁场的影响；其次改变钢管壁厚，分析壁厚变化对磁场的影响。研究表明，钢丝分布和钢管的壁厚变化对钢丝束的磁场均会产生影响，在选择和配置钢丝束标样时需要考虑钢丝分布和钢管壁厚变化。

关键词：计量学电磁探伤标样有限元钢丝分布壁厚变化