HFW焊管排辊成形中线成形段有限元仿真分析

排辊成形已经被广泛的应用于钢管生产,考虑到HFW焊管排辊成形过程十分复杂,涉及到明显的非线性,为了更好地了解板带的排辊成形过程,针对外径508mm焊管排辊成形机组的线成形段建立了大变形弹塑性有限元模形,利用显示动力算法进行了仿真计算,分别得到了线成形段板带的等效塑性应变分布和几何变形,并和实际测量进行比较取得很好的吻合,验证了模拟的准确性。研究表明,排辊成形线成形阶段的较大塑性变形发生在带钢中心和与排辊接触的带钢边缘。     

排辊成形底线参数对大口径焊管成形质量的影响

排辊成形底线形状会影响焊管成形质量,根据实际生产Φ508 mm焊管时的辊位参数建立排辊成形大变形有限元模型,依此辊位拟合出成形底线方程,并利用显式动力算法进行成形仿真。结果表明,此成形底线下预成形段板带边缘纵向应变不够均匀,辊位尚有优化空间。在此基础上,上、下调整成形底线,两次下调成形底线后得到较优辊位,并得到成形底线对预成形段板带边缘纵向应变和等效塑性应变的影响规律,即在预成形段,板带边缘在弯边辊和大压下辊处发生较大纵向应变,辊位下调使得预成形段板带边缘纵向应变趋于更均匀,但板带边缘等效塑性应变值变大。     

焊管FFX成形初成形段显式动力仿真及实验

针对直缝焊管FFX成形过程涉及复杂的非线性问题,对Φ168 mm焊管FFX成形机组初成形段建立有限元模型,利用显式动力算法对直缝焊管FFX成形过程进行仿真计算,获得了初成形段钢带的等效塑性应变分布及几何变形。结果表明,FFX成形初成形段板带各位置截面的最大等效塑性应变集中在板带边缘区域,同时发现板带截面上等效塑性应变呈"L"状分布;板带的几何变形良好,变形均匀且边部曲线平滑,无边浪和鼓包等缺陷产生。将板带各成形截面在模拟仿真中得到的开口距离与实际测量中得到的开口距离进行了对比,结果表明最大相对误差为4.49%,取得了较高吻合度,验证了有限元模型的正确性。     

ERW焊管辊弯成型过程的动态仿真研究

ERW焊管辊弯成型过程复杂,规律难以把握。为了获得高质量的ERW焊管,减少成型缺陷,降低开发成本,文章采用动力显式有限元法和实验获得材料模型,建立ERW焊管辊弯成型过程的弹塑性有限元模型,实现了对ERW焊管连续成型过程的全流程仿真,分析了带钢在成型过程中的应力、应变变化规律与形状变化规律以及带钢厚度对成型质量的影响。研究结果表明,整个辊弯成型过程应力变化较为平缓,在精成型段有较大变形量,产生较大应力;边部纤维纵向应变高于中部纤维,导致边部有少量"皱曲"产生;随着厚度的增加,纵向应变相应增大。     

利用正交试验设计优化冷弯成形工艺参数

冷弯成形工艺参数的设计对冷弯成形产品质量有重要影响。本文对方矩形管冷弯成形过程中机架间距、摩擦因数和轧制速度的不同取值水平通过正交试验设计,利用Abaqus有限元软件的显式非线性动态分析对所设计试验仿真模拟,得到了每道次轧制过程中带钢边部最大纵向应变最小时各个道次3个工艺参数的最佳取值。并用优化后的参数进行仿真和验证,得到各道次带钢边部最大纵向应变比优化前要小,优化后第4~第10道次带钢纵向应变极值相对接近,产品边部拉伸小,并且边部拉伸分布比较均匀,有效改善了产品质量。     

成型参数对HFW焊管排辊成型质量的影响

HFW(high frequency welding)焊管的排辊成型过程主要受材料、成型设计、工艺设计方面因素的影响。实际生产中需要知道各影响因素对产品成型质量的影响,为生产工艺的制定提供理论上的参数定性、定量选择依据。基于508 mm直缝焊管的排辊成型过程,利用有限元分析软件ABAQUS仿真,将带钢的成型形状、边部纵向应变曲线、边部PEEQ(等效塑性应变)曲线作为评价指标,探讨了成型速度、摩擦状态对管坯成型效果的影响。结果表明,在正常取值下,速度和摩擦状态对成型形状无较大影响,速度对边部纵向应变以及边部PEEQ影响较大,摩擦因数对边部纵向应变影响较大,对边部PEEQ基本无影响。     

下山法成形在辊弯成形中的应用

在辊弯成形过程中,板材纵向拉伸过大将引起许多缺陷,目前减少纵向应变的主要方法是增加成形道次。下山法成形是一种应用在管类产品成形中减小纵向拉伸的有效方法。以屋脊瓦为例,利用计算机辅助设计软件COPRA进行设计与仿真,将下山法应用在非管类产品的成形过程中。结果表明,与传统方法相比,运用下山法成形,材料在各道次间的纵向应变明显减小,能有效防止各类缺陷的产生。     

链模式变截面成形机理分析

链模式成形是一种新型的板金属成形工艺,对链模式变截面成形过程中的材料流动规律和特点进行了计算机模拟仿真。模拟结果表明:变截面成形件的弯角处最大主应变较大,方向垂直弯曲面向外,边腿的凹弧区域最大主应变为拉应变,沿边腿的高度方向从高到低,最大主应变逐渐减小;边腿高度和成形角度对成形件纵向应变的影响较大,增大边腿高度和成形角度会增加边腿的纵向应变,材料属性对成形件的纵向应变影响较小。提取了仿真模型里变截面零件的纵向应变,结果显示,在变截面型材边腿上的4个圆弧位置纵向应变比较大,它们在成形的过程中发生了拉伸或者压缩的变形,而等效塑性应变主要集中在变截面型材的弯角部分。通过链模式变截面成形实验对模拟结果进行验证,实验结果与仿真结果基本吻合。     

激光复合织构焊管轧辊模具成形有限元模拟与试验研究

目的提高焊管成形质量,为激光复合织构轧辊模具产业化提供试验依据。方法通过数值模拟方法模拟焊管轧辊成形过程,获得不同摩擦系数组合下板料成形应力应变和径向厚度数据,并获得最优模具表面织构方案,为轧辊模具表面织构处理提供依据。依据数值模拟结果,运用激光表面织构技术对辊子模具表面进行复合织构加工处理,开展激光复合织构模具和未织构模具成形对比,并对成形件进行残余应力、应变、边缘减薄率等检测分析。结果数值模拟结果表明,下辊边缘区域应为减摩区,上辊边缘区域应为增摩区;应对下辊边缘区域进行激光微织构减摩,上辊边缘区域进行激光毛化增摩。成形试验结果表明,试验结果与数值模拟结果基本一致;与未织构模具相比,激光复合织构焊管轧辊模具优化了成形件的应力应变分布,降低了板厚边缘减薄率(5.06%),提高了成形件的均匀性(3.9%),成形件边缘区域形成了残余压应力。结论激光复合织构焊管轧辊模具相比未织构模具,可显著改善成形件的边缘稳定度和成形质量。     

钛合金大型环件热辗扩成形应力-应变场演变规律的尺寸效应(英文)

基于可靠的钛合金大型环件热辗扩成形过程热力耦合三维有限元模型,研究并对比了不同尺寸环件的应力应变场演变规律。结果表明:对于不同尺寸环件的成形过程,当γ(整个成形过程的当量每转进给量分配比)减小时,成形结束时的Mises应力峰值可能从环件的驱动辊侧咬入点转移至芯辊侧咬入点,而等效塑性应变峰值有从环件外表面向内表面转移的可能性;当L(整个成形过程的当量变形区长度)增大时,成形结束时的Mises应力峰值可能出现在中间层。成形结束时Mises应力峰值和等效塑性应变峰值的位置是以上两方面综合作用的结果。在成形环件的变形区,环件表层金属处于三向压缩应力状态,中间层金属处于一向压缩、两向拉伸或者两向压缩、一向拉伸应力状态;整个环件处于一向压缩、两向拉伸应变状态。     

The effect of through-thickness strain distribution on the static recrystallization of hot rolled austenitic stainless steel strip

The accumulation of strain and the evolution of the microstructures at the surface and centre of thin hot rolled 304 austenitic stainless steel strips were studied by comparing their recrystallisation behaviour and recrystallised grain sizes. It appears that the evolution of microstructure can be predicated using a simple approach and that the accumulated strain depends only on the amount of strain, and not on the strain path (ie. the effect of strain reversal in the roll gap.) This was confirmed by the observation that the time for 50% recrystallisation and the recrystallised grain size were found to be approximately a log linear function of strain when the strain in the centre of the hot rolled strips was calculated from the rolling reduction and the strain in the surface region was estimated from the predicted ratio of surface strain to axial strain obtained from FE modelling using the commercial package ABAQUS.     

焊接残余应力形成机制与消除原理若干问题的讨论

针对目前存在的一些对焊接残余应力形成机制和消除原理传统理论的质疑和不同观点，采用两端拘束杆件和长板各焊接的一维简化模型，分析比较了经受加热与冷却热循环以及直接从高温冷却下来时的应变历史和残余应力产生的机制。结果表明，前者存在残余压缩塑性应变，后者存在残余热收缩应变。两者对产生残余应力的作用完全是等价的，为了统一概念，建议引入固有应变理论。固有应变包括焊接过程中产生的塑性应变，热应变和相变应变，残余应力是在固有应变源作用下构件自动平衡的结果，消除焊接残余应力必须去除固有应变源，此外对若干容易混淆的问题进行了讨论。     

An analysis of accumulated deformation in the Equal Channel Angular Rolling (ECAR) process

Accumulated deformation during a new ECAR process is analyzed. It is found that the effect of the normal strain component is not negligible. The minimum accumulated strain is measured as 0.408 in one-pass ECAR deformed 6063 aluminum alloy sheet. Submicron grain structure is obtained in a 6063 Al alloy sheet by 3-pass ECAR deformation and recrystallization at 250°C for 30 min. This article is based on a presentation made in the symposium “The 7^th KIM-JIM Symposium & the 3^rd International Symposium on nanostructured Materials Technology”, held at KINTEX, Ilsan, Korea, October 27–28, 2005 under auspices of the Korean Institute of Metals and Materials, The Japan Institute of Metals and Center for Nanostructured Materials Materials Technology.     

箔式电阻应变计用应变电阻合金

简述箔式电阻应变计用应变电阻合金的性能要求、种类、应用以及工艺特点。     

关于“平面纯剪切大变形等效应变分析”一文的讨论

对文献 [1]中的平面纯剪切大变形的变形特征及等效应变表达式提出质疑。本文给出了正确的解析表达式。     

高温电阻应变合金的研究及应用进展

电阻应变计是将被测构件的应变量转换为电阻变化的测试单元，是发动机涡轮叶片应力/应变分析监测的有效手段，而电阻应变敏感栅材料是电阻应变计的关键材料。随着发动机推重比不断增大，涡轮前温度越来越高，要求敏感栅材料的工作温度也越来越高。本文阐述了高温电阻应变材料的发展现状，重点介绍贵金属钯基合金、铂基合金电阻应变材料的成分设计、组织与性能、使用温度等特性。其中PtWReNiCr(Y)合金已经成功应用到1000 ℃动态应变测试；PtRhWZr(Y)可以用于1138 ℃的动态应变测试；PtRhMoWZr(Y)可望用于1150 ℃的动态应变测试，工作温度比传统的电阻应变合金Pt-8W提高了近350 ℃。最后介绍了使用温度更高的金属氧化物应变计的研究现状。     

焊接应力变形原理若干问题的探讨(一)

在焊接加热和冷却过程中,组成焊件的小窄条之间不可能存在完全刚性拘束,端面不可能保持平面,会分别产生凸出和凹进,平截面假设不成立.不用平截面假设也可以得到类似的焊接残余应力分布.焊缝不存在残余压缩塑性应变,只存在拉伸应变,焊缝和近缝区残余压缩塑性应变分布和大小的传统观点不成立.提出新的近似用熔池最宽处温度分布表示的拉伸塑性应变分布原理图及其相应的计算公式.     

On the oxidation ofα-Fe andε-Fe2 N1−z II. Residual strains and blisters in the oxide layer

The development of residual strains in the iron-oxide layers growing on -Fe and -Fe₂N_1–z at 673 K in O₂ at 1 atm was investigated by X-ray diffraction at room temperature. After correction for thermal-strain development due to cooling after oxidation, it was found that tensile growth strains occur in magnetite and compressive growth strains occur in hematite. The growth strains in the oxides on -Fe are (in absolute sense) 2–3 times as large as those in the oxides on -Fe₂N_1–z. Buckling of the oxide layer occurs in the case of an -Fe substrate, which is attributed mainly to relaxation of the growth strains in magnetite and hematite. Thermal-strain development during cooling enhances the tendency for buckling. Buckling is not observed for oxide layers on -Fe₂N_1–z, which could be due to the smaller values of absolute strain in the oxide layer on -nitride. The absolute values of the growth strains in the oxide layer on -nitride being smaller is attributed to microstructural changes in the nitride layer during oxidation.     

Changes in mechanical properties in metal-forming processes

This article presents a paradigm for the mechanical properties of a metal that result from the plastic deformation that occurs in forming processes, including multiple-step or cyclic processes. Some of the new concepts included are a new strength designation that includes the sense (tensile or compressive), the direction (longitudinal, transverse, etc.), the specific type of deformation (tensile, compressive, etc.); a concept of an equivalent strain; and the apparent rules of strain strengthening. Examples of strength     

EFFECT OF STRAIN RATE(?) ON STRAIN HARDENING EXPONENT n OF SOME METALLIC MATERIALS

Fariabh strain rate tension tests for 4 metallic materials show that as the strain rate in creases the strain hardening exponent n decreases.The trend follows a two stage linear relation between n and lg(?).When (?)<(?)_(ep’)i.e.under quasi-statie loading,n can be consideredas a constant,but when(?)>(?)_(ep’),n decreases rapidlv till an ideal plastic state,n=0.Thecharacteri=ations and mechanisms of so fiening induced by high (?)are discussed.