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0Cr18Ni9管材大曲率无芯弯曲横截面畸变研究

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塑性工程学报 2019年第1期26卷 103-108页

作者：苟毓俊双远华周研蔡伟毛飞龙太原科技大学重型机械教育部工程研究中心山西太原030024 太原科技大学材料科学与工程学院山西太原030024

为了提高管材弯曲成形性及弯曲精度,基于ABAQUS有限元平台,建立了管材大曲率无芯弯曲有限元模型,模拟了管材大曲率无芯弯曲过程,研究了弯曲角、弯曲速度以及初始管材壁厚对管材大曲率无芯弯曲横截面椭圆畸变的影响,同时进行了相关实验... 详细信息

为了提高管材弯曲成形性及弯曲精度,基于ABAQUS有限元平台,建立了管材大曲率无芯弯曲有限元模型,模拟了管材大曲率无芯弯曲过程,研究了弯曲角、弯曲速度以及初始管材壁厚对管材大曲率无芯弯曲横截面椭圆畸变的影响,同时进行了相关实验验证。结果表明:模拟与实验结果吻合较好,各弯曲条件下二者误差均在一合理范围内,验证了有限元模型的可靠性;最大横截面短轴变化率随弯曲角度及弯曲速度的增大而增大,随管材初始壁厚减小而增大;弯曲角度及管材初始壁厚对最大横截面短轴变化率影响较大而弯曲速度对其影响相对较小;通过选择合适的弯曲工艺,可弯制出满足要求的大曲率弯管。

关键词： 0Cr18Ni9管材大曲率无芯弯曲横截面畸变

管材弯曲中壁厚变化引起横截面畸变的试验研究

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航空制造技术 2005年第12期48卷 60-63页

作者：鄂大辛宁汝新胡新平李延年田新北京理工大学中国航天科技集团首都机械厂

分析了弯管壁厚的变形状态,利用壁厚变化对弯管内、外轮廓的形状畸变进行了试验研究。研究结果表明,管壁材料未发生失稳变形前所产生的管壁横截面畸变同样应该引起重视,并提出受弯管内、外轮廓变形所约束的最小相对弯曲半径的近似计算... 详细信息

分析了弯管壁厚的变形状态,利用壁厚变化对弯管内、外轮廓的形状畸变进行了试验研究。研究结果表明,管壁材料未发生失稳变形前所产生的管壁横截面畸变同样应该引起重视,并提出受弯管内、外轮廓变形所约束的最小相对弯曲半径的近似计算公式。

关键词：管材弯曲壁厚变形横截面畸变内外轮廓

弯模间隙对5A06管弯曲横截面畸变及壁厚变化的影响

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精密成形工程 2012年第2期4卷 19-22页

作者：张敬文鄂大辛李延民田鑫北京理工大学材料学院北京100081 首都航天机械公司北京100076

通过对5A06管材的弯曲实验和不同弯模间隙下的有限元模拟发现:弯管横截面长、短轴变化率和外侧壁厚减薄均随弯曲模间隙的增大而增大,弯管内侧壁厚增厚随弯曲模间隙的增大而减小。采用弯模实际装配间隙进行建模,可获取与实际弯曲更为接... 详细信息

通过对5A06管材的弯曲实验和不同弯模间隙下的有限元模拟发现:弯管横截面长、短轴变化率和外侧壁厚减薄均随弯曲模间隙的增大而增大,弯管内侧壁厚增厚随弯曲模间隙的增大而减小。采用弯模实际装配间隙进行建模,可获取与实际弯曲更为接近的仿真效果并提高计算精度。

关键词：弯模间隙横截面畸变壁厚变化

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管材弯曲时横截面畸变的试验及有限元分析

现代制造工程 2006年第11期 40-42页

作者：何花卉鄂大辛胡新平李延民田鑫北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081 中国航天科技集团首都机械厂北京100047

在管材弯曲变形试验的基础上,针对管材弯曲过程中的管横截面形状畸变进行有限元分析,模拟所得的变形趋势与试验结果基本吻合。通过分析指出,弯管横截面短轴变化率大于长轴变化率,与弯曲外侧管壁产生较大等效应变有关。另外,由于弯曲变... 详细信息

在管材弯曲变形试验的基础上,针对管材弯曲过程中的管横截面形状畸变进行有限元分析,模拟所得的变形趋势与试验结果基本吻合。通过分析指出,弯管横截面短轴变化率大于长轴变化率,与弯曲外侧管壁产生较大等效应变有关。另外,由于弯曲变形扩散,使得弯曲终止端的直管段部分产生了一定量的等效应变。

关键词：管材弯曲有限元模拟横截面畸变长、短轴变化率

GH4169双层管填充绕弯畸变的数值模拟研究

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稀有金属 2023年第7期47卷 967-976页

作者：赵满圆闫晓东贺金宇狄崇庆叶蔚中国有研科技集团有限公司有色金属材料制备加工国家重点实验室北京100088 有研工程技术研究院有限公司北京101407 北京有色金属研究总院北京100088

GH4169合金具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化等优良性能,可以生产成各种规格的细径管材,在航空航天、石油化工、汽车工业等领域有广泛的应用。基于弯曲变形理论,对GH4169双层管件旋转绕弯过程中产生的横截面畸变进行数值模拟研究。结... 详细信息

GH4169合金具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化等优良性能,可以生产成各种规格的细径管材,在航空航天、石油化工、汽车工业等领域有广泛的应用。基于弯曲变形理论,对GH4169双层管件旋转绕弯过程中产生的横截面畸变进行数值模拟研究。结果表明:共同弯曲下,填充后的内外管横截面畸变协同性较好,横截面畸变率差值不超过1%,弯曲半径(R)=15 mm,弯曲角(θ)=90°的情况下,外管横截面畸变率最低可达到3.5%,内管可达到3.1%。内管相对R较大,并且填充物对内管两侧管壁完全约束,使内管弯曲变形小且均匀,而外管弯曲时外侧为自由变形无约束,内侧为硬约束,外管横截面畸变率大于内管。管材最大应力应变值出现在弯曲中心靠起始侧部分,切向应力最大,其次是径向应力,最后为周向应力,填充后管材横截面畸变率比未填充管材降低30%。模拟结果与试验吻合较好,可为生产双层管提供一定的参考价值。

关键词： GH4169合金双层管弯曲回弹横截面畸变

尺寸与工艺参数对高强钢开口矩形管绕弯成形质量影响的模拟研究

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尺寸与工艺参数对高强钢开口矩形管绕弯成形质量影响的模拟研究

作者：韩城兰州交通大学

学位级别：硕士

由于金属管材的应用有助于机械产品的轻量化、强韧化发展,并且便于实现低耗高效、精确制造等要求,因而其塑性成形一直是塑性加工技术研究和发展中的一个重要方向。近年来,各种异形截面管已逐渐受到机械制造行业的重视。而开口矩形截面... 详细信息

由于金属管材的应用有助于机械产品的轻量化、强韧化发展,并且便于实现低耗高效、精确制造等要求,因而其塑性成形一直是塑性加工技术研究和发展中的一个重要方向。近年来,各种异形截面管已逐渐受到机械制造行业的重视。而开口矩形截面管由于其加工方便、抗压力强、易于安装等优点,已被越来越多地应用于汽车、船舶、机床、工程机械等行业。但直到目前为止,人们对高强钢这种管材在绕弯成形中各种工艺缺陷的成因与影响弯管件质量的因素还研究甚少。为了避免高强钢开口矩形截面管在绕弯成形时出现各种工艺缺陷,探索管材尺寸参数和工艺参数对弯管件成形质量的影响,本文运用数值模拟的方法,采用ABAQUS软件模拟分析了Q345高强钢开口矩形截面管件绕弯90°时,管坯壁厚t、开口宽度k、圆角半径r以及宽高比a/h四种尺寸参数和芯管间隙c、弯曲半径R两种工艺参数对开口矩形截面弯管件的壁厚减薄程度、开口宽度缩减程度、中面高度缩减程度以及回弹角度的影响;并通过对比分别采用矩形芯棒和“凸”字形芯棒两种芯棒时弯管件的质量,分析了采用两种芯棒绕弯成形高强钢开口矩形截面管件时各自所具有的优缺点。经过分析得到以下结果:（1）管材壁厚t对于高强钢开口矩形截面弯管件的开口宽度缩减率η、中面高度缩减率η有着显著影响。随着管材壁厚t的增大,弯管件的最大开口宽度缩减率η和最大中面高度缩减率η均有所减小,但回弹角Δθ则会变大;（2）管材开口宽度比k/a对弯管件η和最大壁厚减薄率Δ的影响不大,但随着k/a的增大,弯管件的η与Δθ均有所降低;（3）管材圆角半径r的增大使弯管件的η随之增大,而对弯管件η、Δ、Δθ的数值无显著影响;（4）管材宽高比a/h是影响开口矩形截面弯管件成形质量的主要因素。随着a/h的逐渐减小,弯管件的Δ、η、η均逐渐增大,而Δθ逐渐减小;（5）随着弯管件弯曲半径R的增大,其Δ、η、η、Δθ均明显减小;（6）管材绕弯成形时芯管间隙c的增大会导致弯管件的η、η、Δθ数值增大,但可减小最大壁厚减薄率Δ的数值;（7）相比于矩形芯棒,使用“凸”字形芯棒能有效地减小弯管件的η数值,但会导致弯管件有缺口一侧的壁厚和回弹角度的增大,严重时会导致出现起皱现象。

关键词：高强钢开口矩形截面管件绕弯成形数值模拟横截面畸变回弹

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

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弯管扁平化的平面应力分析及相对弯曲半径

塑性工程学报 2007年第4期14卷 25-28页

作者：鄂大辛王险峰北京理工大学机械与车辆工程学院北京100081 名古屋工业大学

在管材弯曲试验研究的基础上,对弯管横截面形状变化现象进行了变形分析。认为,横截面形状变形沿弯管轴线非均匀分布,弯曲中央靠近起弯侧形状变化较大,短轴变化率可作为确切反映弯管横截面扁平化的工程指标。在平面应力假设条件下,推导... 详细信息

在管材弯曲试验研究的基础上,对弯管横截面形状变化现象进行了变形分析。认为,横截面形状变形沿弯管轴线非均匀分布,弯曲中央靠近起弯侧形状变化较大,短轴变化率可作为确切反映弯管横截面扁平化的工程指标。在平面应力假设条件下,推导出受横截面长、短轴变化率影响的最小相对弯曲半径的近似计算公式,并通过部分小直径管的无芯弯曲试验和有限元模拟计算,初步证明了该公式具有一定的准确性,经过进一步修正后,可望应用于生产。

关键词：管材弯曲平面应力横截面畸变长、短轴变化比

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纯滚动式绕弯工艺分析与实验研究

机械设计与制造 2012年第5期 141-143页

作者：王修坤李勇曾志新陈创新华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640 广东新创意专利发展有限公司广州510610

为研究一种纯滚动式绕弯成形工艺,采用实验方法研究工艺系统中各个几何参数和工艺参数对于烧结式微热管弯曲中横截面畸变的影响机制。实验结果表明:靠模距弯曲起始线的尺寸越小、模具孔尺寸越小、弯曲角度越小、弯曲角速度越小、相对弯... 详细信息

为研究一种纯滚动式绕弯成形工艺,采用实验方法研究工艺系统中各个几何参数和工艺参数对于烧结式微热管弯曲中横截面畸变的影响机制。实验结果表明:靠模距弯曲起始线的尺寸越小、模具孔尺寸越小、弯曲角度越小、弯曲角速度越小、相对弯曲半径越大,则弯曲时横截面畸变越小;反之横截面畸变则越大。实验中优化出各个几何参数和工艺参数的最优值。同时该弯管工艺系统能成倍的提高弯管效率。

关键词：纯滚动绕弯烧结式微热管横截面畸变