检索结果-南通市图书馆

通过非均匀结构显著提高预折叠管的能量吸收能力

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Acta Mechanica Sinica 2023年第11期39卷 70-77页

作者：牛旭王希吕云卓张旭升陈秉智 School of Mechanical Engineering Dalian Jiaotong UniversityDalian 116028China School of Materials Science and Engineering Dalian Jiaotong UniversiyDalian 116028China Coupler Buffer System R&D Department CRRC Braking System Co.Ltd.Qingdao 266031China

在薄壁管中引入预折叠图案已被证明可以有效增强其能量吸收能力.然而,仅仅靠预折叠图案设计所提高的能量吸收能力已经达到天花板,难以进一步提高。本研究为解决这一问题,提供了一种全新的技术路线.我们首先设计了一种结构均匀的预折叠... 详细信息

在薄壁管中引入预折叠图案已被证明可以有效增强其能量吸收能力.然而,仅仅靠预折叠图案设计所提高的能量吸收能力已经达到天花板,难以进一步提高。本研究为解决这一问题,提供了一种全新的技术路线.我们首先设计了一种结构均匀的预折叠薄壁管作为参考结构.然后,我们对参考结构的壁厚进行非均匀化设计。在保持薄壁管总质量不变的情况下,加厚了塑性变形相对较大的局部区域的壁厚,同时变薄了塑性变形相对较小的局部区域的壁厚。这种非均匀设计方式使薄壁管的整体变形更加协调,不仅显著提高了结构的比吸能(SEA),而且降低了峰值力(PCF),实现了SEA和PCF的更优组合.

关键词：能量吸收能力薄壁管非均匀结构图案设计 PCF 均匀设计塑性变形比吸能

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基于虾螯的仿生多胞薄壁管耐撞性分析及优化

吉林大学学报（工学版） 2022年第3期52卷 716-724页

作者：黄晗闫庆昊向枳昕杨鑫涛陈金宝许述财南京航空航天大学航天学院南京211106 清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

为提高薄壁吸能结构的耐撞性,基于雀尾螳螂虾螯的微观结构,提出了一种新型含“人”字形仿生单元的多胞薄壁管结构。通过有限元模型仿真分析了不同碰撞角度θ(0°、10°、20°和30°)条件下,仿生单元高宽比η(单元高度A与宽度λ的比值)... 详细信息

为提高薄壁吸能结构的耐撞性,基于雀尾螳螂虾螯的微观结构,提出了一种新型含“人”字形仿生单元的多胞薄壁管结构。通过有限元模型仿真分析了不同碰撞角度θ(0°、10°、20°和30°)条件下,仿生单元高宽比η(单元高度A与宽度λ的比值)对薄壁管耐撞性的影响。结果表明:轴向(θ=0°)和小角度斜向(θ=10°)载荷碰撞条件下,仿生薄壁管均呈现渐进折叠变形,且θ=10°的薄壁管具有较大的比吸能Es和碰撞力效率Cf,以及较小的初始峰值载荷Fp。通过复杂比例法评价了薄壁管的耐撞性,η值分别为0.6~1.0和1.5~1.7时的薄壁管具有较好的耐撞性,仿生单元高宽比η最优值为1.5。采用多目标优化方法和多目标粒子群优化算法对不同碰撞角度工况的薄壁管结构参数进行了优化,最优结果是壁厚t为0.75~1.2 mm、单元宽度λ为5.5~9.5 mm、初始峰值载荷为59.8 kN、比吸能最大值为13.28 kJ/kg,该薄壁管仿生设计方法和优化方法为吸能元件的轻量化设计提供了新思路。

关键词：工程仿生学薄壁管仿生结构耐撞性多目标优化

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薄壁管端法兰扩口-镦粗复合成形工艺研究

薄壁管端法兰扩口-镦粗复合成形工艺研究

作者：关阳太原理工大学

学位级别：硕士

法兰作为一种连接零件,广泛应用于石油化工、车辆、建筑等领域,承担载荷传递、流体传输及密封的功能。管端法兰类构件是一类具有空心、长颈结构特征的轻量化构件。管端局部镦粗是成形此类法兰构件常用的方法之一。在管端镦粗工艺中,当... 详细信息

法兰作为一种连接零件,广泛应用于石油化工、车辆、建筑等领域,承担载荷传递、流体传输及密封的功能。管端法兰类构件是一类具有空心、长颈结构特征的轻量化构件。管端局部镦粗是成形此类法兰构件常用的方法之一。在管端镦粗工艺中,当自由高度与壁厚的比值超过失稳临界值后,会发生失稳屈曲,在法兰内壁形成明显的折叠缺陷。因此,直接镦粗成形的薄壁管端法兰的最大尺寸有限。基于此,本课题提出了一种大尺寸薄壁管端法兰类构件扩口-镦粗复合成形新方法,并对其机理进行了研究。该方法在局部镦粗前增加扩口工序,将金属预先分配至薄壁管外侧,改变了镦粗阶段的金属流动行为,使折叠缺陷从法兰内壁转移至法兰上表面,便于后续机加工消除,从而避免了折叠缺陷对法兰质量造成的不利影响。相比传统的直接镦粗工艺,新方法具有明显优势,有利于更大尺寸管端法兰的成形制造。结合变形体内部的应力、应变及径向流速分布,阐明了折叠形成和转移的金属流动机制。应力梯度、端面摩擦和直壁区约束导致了折叠的形成,因非共线载荷而形成的弯矩和凹模约束影响了折叠转移,弯矩和凹模台阶对金属流动的阻碍造成了外侧凹陷的形成。通过将直角凹模改为圆角凹模,调节了法兰根部的金属流动,进一步减小了去除根部折叠的机加工余量。观察了法兰截面的流线分布和折叠缺陷,实验和模拟结果一致,验证了模拟的可信度。利用折叠易出现在变形带末端的特点,将折叠缺陷定量化表征,建立了不同法兰宽度条件下折叠相对位置及法兰相对有效厚度随扩口角度和高厚比变化的唯象模型,分析了不同工艺参数对折叠缺陷转移的影响规律,实现了对折叠缺陷的有效控制,获得了大尺寸的管端法兰。

关键词：薄壁管管端法兰塑性成形扩口-镦粗复合工艺折叠

A286高温合金薄壁圆管局部梯度性能设计与实现

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金属热处理 2024年第4期49卷 244-250页

作者：王程民冯治国江玉莲陶亮莫宁宁贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025 贵州省特色装备及制造技术重点实验室贵州贵阳550025

基于A286高温合金抽芯铆钉薄壁圆管退火的工艺要求,建立电磁场和温度场双向耦合的局部感应加热模型,研究电磁场和温度场的分布规律,然后进行了感应退火试验验证。结果表明,导磁体能够有效控制磁力线的分布,使用导磁体能够大幅度提高局... 详细信息

基于A286高温合金抽芯铆钉薄壁圆管退火的工艺要求,建立电磁场和温度场双向耦合的局部感应加热模型,研究电磁场和温度场的分布规律,然后进行了感应退火试验验证。结果表明,导磁体能够有效控制磁力线的分布,使用导磁体能够大幅度提高局部的磁通密度,进而提高加热效率。计算得到的温度梯度明显,表面温度分布曲线表现为两边低中间高的单峰曲线,退火后的硬度分布曲线则表现为两边高中间低的单峰曲线,低硬度区长约3.5 mm。对于退火后薄壁管的组织分布,非退火区呈现冷加工态组织,退火区的再结晶现象明显。

关键词：抽芯铆钉薄壁管 A286高温合金感应退火显微组织

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基于内压法的锆合金薄壁管泊松比试验研究

中国测试 2023年

作者：赵兴华唐韵徐尹杰邢鲁贺云中国测试技术研究院

锆合金包壳管在核电应用中存在变形及破裂等问题，严重影响核电运行安全。为了更好的评价锆合金包壳管等薄壁管材受内压时的变形性能，给燃料组件的设计、计算、验证提供参考，设计了基于内压法的泊松比测试方法。根据薄壁圆筒受均匀内... 详细信息

锆合金包壳管在核电应用中存在变形及破裂等问题，严重影响核电运行安全。为了更好的评价锆合金包壳管等薄壁管材受内压时的变形性能，给燃料组件的设计、计算、验证提供参考，设计了基于内压法的泊松比测试方法。根据薄壁圆筒受均匀内压时的应力解，推导出基于内压加载的薄壁管泊松比理论公式。按照该理论公式设计合理的内压试验方法，采用该方法对N36锆合金薄壁管开展20℃～400℃下的泊松比试验，同时通过拉伸法进行相应温度下的对比试验。结果表明，内压试验方法可以有效获得不同温度下锆合金薄壁管的泊松比，且内压试验方法得到的锆合金薄壁管泊松比与拉伸法结果较为一致，相对误差均在2%以内。试验结果同时表明：N36锆合金薄壁管的泊松比随试验温度的增加呈增大趋势。

关键词：内压法锆合金薄壁管泊松比

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薄壁管拉扭复合相变波的实验研究

振动与冲击 2017年第22期36卷 29-33页

作者：王波张科唐志平中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点实验室合肥230026

为了观察相变波在复合应力加载条件下的传播特性,通过一套薄壁管预扭冲击拉伸的实验装置,对相变材料NiTi合金薄壁管进行了预扭冲击拉伸的实验研究。实验观察到明显的拉扭耦合快波结构,证明了复合应力下相变波确实具有耦合特性,此外,实... 详细信息

为了观察相变波在复合应力加载条件下的传播特性,通过一套薄壁管预扭冲击拉伸的实验装置,对相变材料NiTi合金薄壁管进行了预扭冲击拉伸的实验研究。实验观察到明显的拉扭耦合快波结构,证明了复合应力下相变波确实具有耦合特性,此外,实验结果还表明相变材料NiTi合金在拉扭复合应力下的相变临界点具有明显的率无关性。由于拉扭耦合慢波部分的应变变化较小,在实验波形中不易分辨,对实验过程进行了数值模拟,模拟结果和实验基本吻合,并能观察到相应的耦合慢波部分。

关键词：复合应力薄壁管冲击拉伸应力波相变

基于薄壁管材冷弯工艺的空心芯棒形状参数研究

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塑性工程学报 2022年第8期29卷 28-35页

作者：白璐刘俊王子昂上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

针对芯球结构具有成本高且弯曲时易在内壁卡住的缺点,考虑使用空心芯棒代替有球芯棒。针对不同几何尺寸的管材,讨论了空心芯棒形状参数的确定方法。借助数值分析手段,采用Abaqus软件针对不同规格的管材、不同空心芯棒的空心段厚度和长... 详细信息

针对芯球结构具有成本高且弯曲时易在内壁卡住的缺点,考虑使用空心芯棒代替有球芯棒。针对不同几何尺寸的管材,讨论了空心芯棒形状参数的确定方法。借助数值分析手段,采用Abaqus软件针对不同规格的管材、不同空心芯棒的空心段厚度和长度进行了大量冷弯数值模拟,并对成形结果进行了分析。结果表明,空心段长度对管材冷弯成形的影响相对较小,空心段厚度影响较为显著。采用逐步回归分析法得到了空心段厚度选取的回归方程,并分析了空心段长度对成形结果的影响,得出了薄壁管冷弯的空心芯棒的空心段长度选取宜在80~120 mm,为弯管加工提供了参考。

关键词：空心芯棒冷弯形状参数薄壁管

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薄壁管道内壁缺陷的周向导波检测

声学学报 2016年第6期41卷 857-862页

作者：张旭安志武廉国选王小民中国科学院声学研究所声场声信息重点实验室北京100190

采用半解析有限元法计算圆环周向导波频散特性,群速度的计算可以不依赖于相速度。以外径202 mm,内径200 mm的铝环为例,计算了其在2.5 MHz频率时最低阶模态的相速度、群速度和振型。进一步设计了实验方案,对选定模态导波分别经过无裂纹... 详细信息

采用半解析有限元法计算圆环周向导波频散特性,群速度的计算可以不依赖于相速度。以外径202 mm,内径200 mm的铝环为例,计算了其在2.5 MHz频率时最低阶模态的相速度、群速度和振型。进一步设计了实验方案,对选定模态导波分别经过无裂纹和径向深0.5 mm的内壁裂纹的铝环的回波波形进行了分析,通过回波的时间与声程计算群速度进而确定模态。结果表明,裂纹缺陷处会发生模式转换,通过反射回波可以较精确的定位铝环内壁的单一缺陷。

关键词：群速度相速度导波频散特性频散曲线低阶模态反射回波薄壁管有限元法计算模式转换

磁流变液仿生薄壁吸能管及其耐撞性可控度的研究

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汽车工程 2021年第12期43卷 1806-1816,1831页

作者：程翔宇白中浩蒋彬辉朱峰周启峰湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 约翰斯霍普金斯大学极限材料研究所巴尔的摩21218 韦恩州立大学生物工程中心底特律48201

为克服传统薄壁管耐撞性恒定、环境适应性差的缺点,受马尾草结构的启发,提出一种可应用于薄壁管结构设计的磁流变仿生吸能单元的设想。建立了磁流变液仿生单元吸能理论模型和吸能可控度理论公式,对一定尺寸的磁流变液仿生单元进行了有... 详细信息

为克服传统薄壁管耐撞性恒定、环境适应性差的缺点,受马尾草结构的启发,提出一种可应用于薄壁管结构设计的磁流变仿生吸能单元的设想。建立了磁流变液仿生单元吸能理论模型和吸能可控度理论公式,对一定尺寸的磁流变液仿生单元进行了有限元仿真分析。结果显示:在一定尺寸和一定压缩条件下,流固耦合仿真和固体结构仿真预测的磁流变液和固体结构的吸能与理论模型预测结果相差分别仅为3.49%和2.16%,磁流变仿生单元吸能可控度随压缩长度的增加而减小,最高可达27.73%。在压缩近67%的长度下,可控度仍可达到12.29%,仿真预测的可控度值与理论值高度一致。最后,将仿真中一定尺寸的磁流变仿生吸能单元应用于传统9胞薄壁管中。对比结果表明:与传统9胞薄壁管结构相比,填充了磁流变仿生吸能单元的薄壁管总吸能量提高了293.7%,固体结构的比吸能提高了62.54%,最大可控度达22.44%。

关键词：薄壁管磁流变液仿生结构耐撞性吸能可控度