感应加热小半径弯管的理论与实验研究

分析和讨论了感应加热小半径弯管符合塑性大变形条件的成型机理，对局部热变形区的应力应变分布和受力条件进行了系统的分析，建立了相应的力学模型，并利用数值分析方法进行了计算，从而得到了感应加热小半径弯管的成型理论。     

局部加热压缩弯曲联合作用下弯管的分析和计算

本文对中频电流感应局部加热压缩弯曲下弯管,按压缩弯曲联合作用进行了分析,解决了塑性变形超定问题的求解方法,得出了变形横截面上中性轴向形心外侧偏移的结论,在此基础上建立了一套计算公式。     

中频热推弯管新工艺及其实验研究

本文介绍的中频热推弯管工艺是现有各种弯管加工工艺中最为经济、有效的一种。它采用中频感应加热,在牛角型芯棒上连续推制成形的方法,具有制件质量高、成本低、省料、省时的特点。作者在分析了大量实验数据的基础上,提出了中频热推弯管变形过程的四个假设,并据此对弯管成形过程进行了塑性流变分析。所得结论与实验吻合。这为我们正在进行的弯管受力分析及牛角芯棒外形优化设计,提供了有效的判据,并为热推弯管这一新型塑性加工工艺的理论研究奠定了基础。     

小半径曲线隧道盾构始发致地表沉降变形规律

小半径曲线隧道盾构始发施工引起的地表沉降变形规律复杂,其沉降和变形预测始终是个难题.文章结合常州地铁工程实际,基于数值模拟和回归分析的方法,对小半径曲线始发时的地表变形规律进行研究.研究结果表明,修正的Peck公式能很好地描述盾构小半径曲线始发时的地表变形规律,可有效预测地表沉降值.盾构初始掘进速度一般以10～15 mm/min为宜,土舱压力一般为1～1.25倍开挖面水土压力值,注浆压力不宜超过0.3～0.4MPa.采用盾构姿态调整装置,始发时段可达到精准纠偏的目的.所得结论可为盾构小半径曲线始发施工提供参考.     

钢板感应加热成形的实验分析和数值模拟

针对船体曲面板的感应加热成形方法,研究钢板感应加热的数值模拟模型,确定感应热源应用于钢板热应力成形技术的可行性,以及加热过程中的主要影响因素对于变形的影响规律.依据电磁场理论,基于ANSYS软件建立了钢板感应加热有限元模型,利用罗氏线圈测量加热过程中感应器的电流强度和频率,从而得到了数值计算时的电学参数,实验结果和数值模拟结果相吻合.结果表明:随着感应加热时间的延长,横向收缩变形增大,当感应器中的电流强度增大时横向收缩变形也增大,通过控制加热过程的电学参数和加热时间可以得到合理的变形要求.     

中频热推弯管成形工艺及其CAD系统开发

介绍了作者关于中频热推弯管新工艺的研究成果及根据该成果研制的弯管工艺参数CAD系统.中频热推弯管工艺是现有各种弯管工艺中最为经济有效的一种.它采用中频感应加热,在牛角芯棒上连续推制成形的方法加工弯管,避免了传统弯管工艺成形时弯管凸边管壁受拉减薄、凹边管壁受压增厚而造成的弯管壁厚不均匀现象.     

2轴计算机控制的复合弯管缠绕成型方法

为解决复合弯管生产过程中产品质量不稳定和生产成本较高等问题,提出了一种采用2轴计算机控制缠绕机来实现复合弯管缠绕成型的方法．该方法采用测地线和非测地线对弯管和直管部分进行了纤维缠绕路径设计,给出了不滑线、不架空缠绕的边界条件,并结合面片缠绕理论对复合弯管进行缠绕节点设计,给出了弯管外侧线型布满条件来分析弯管内侧纤维重叠情况,并编制缠绕控制程序来验证该缠绕方法的实用性．运行结果表明:该成型方法具有硬件结构简单、成本低且缠绕线型稳定、高效等特点,能够满足各种复合弯管的缠绕需求．     

半固态金属坯料感应二次加热的模拟计算研究

在半固态金属坯料感应二次加热过程中和过程结束时,坯料中的温度水平及分布均匀性是触变成形成败的关键.本文分析了感应加热条件下影响坯料温度的因素,建立了坯料感应加热温度变化数学模型,根据推导出的感应加热温度分布解析解,利用MATLAB软件进行编程计算,模拟研究了加热功率和加热频率对坯料温度分布和所需加热时间的影响,确定了合理的加热工艺.     

中频热推弯管成形工艺及其CAD系统开发

介绍了作者关于中频热推变管新工艺的研究成果及根据该成果研制的弈管工艺参数CAD系统。中频热推弯管工艺是现有各种弯管工艺中最为经济有较的一种。它采用中频感应加热,在牛角芯棒上连续推制成形的方法加工弯管,避免了传统弯管工艺成形时弯管凸边管壁受拉减薄、凹边管壁受压增厚而造成的弯管壁厚不均匀现象。     

钢板移动式感应加热的多场耦合数值分析

针对钢板的感应加热弯板成形问题,利用ANSYS软件的物理环境法建立了钢板移动式感应加热的电磁-热-结构耦合分析的数值模型。为了实现移动加热的模拟,采用节点约束方程解决了钢板、感应器和空气间隙组成的求解域的多场耦合问题,数值计算结果与实验数据吻合,验证了数值模型的正确性。然后,对钢板感应加热过程进行了数值分析,得出结论:感应加热过程中,涡流集中分布于感应器前端的钢板金属,有利于钢板快速升温,并迅速进入准稳态加热状态;在加热结束时,磁通密度外扩形成感应加热过程所特有的端部效应,从而影响钢板端部的温度分布及最终的板边变形。     

建立材料塑性本构方程的实验分析方法

以热推弯管变形分析为实例，在实验基础上综合考虑温度效应、应变速率、变形程度、应力状态与含碳量等因素对碳钢材料力学性能的影响，兼顾准确性和计算简单性建立了碳钢弯管成形过程材料本构方程。给出了一种建立材料塑性本构方程的实验分析方法，为复杂条件下钢结构分析奠定了基础。     

锥形管无模拉拔壁厚变化规律

为了确定拉拔速度控制模型,掌握变形规律,制定无模拉拔工艺,研究了无模拉拔成形不锈钢锥形管变形过程中锥形管壁厚变化的影响因素以及壁厚变化的规律.结果表明,锥形管无模拉拔过程中,随着拉拔速度的增大、锥形管长度的延长,锥形管壁厚呈直线规律减小;壁厚变化规律与坯料的原始厚径比以及进料速度、感应加热温度、冷热源距离等工艺参数有关;进料速度越大、感应加热温度越低、冷热源距离越小,无模拉拔后锥形管壁厚越大;原始厚径比为1/6的管坯,当进料速度为20~40 mm min^-1、感应加热温度为900~1100 ℃、冷热源距离为15~40mm时,工艺参数对壁厚的影响因子k为1.02~1.15.     

感应加热电饭煲电磁场与漏磁分析

为了研究感应加热电饭煲空间电磁场对其热效率的影响,以一台1 300 W感应加热电饭煲为例,利用ANSOFT软件建立样机三维电磁场有限元模型.在其他条件不变的情况下,分别采用两种磁条结构分析比较了样机模型中电磁场与输出涡流功率的分布情况,并且对样机的漏磁情况进行了分析.将实验测得的漏磁、热效率与仿真值进行对比,验证了仿真方法的正确性.有限元法对感应加热电饭煲电磁场与漏磁的分析结果为相关感应加热系统的优化设计、安全使用提供了参考.     

不同材质涂层的感应重熔工艺性研究

通过对不同磁性材料的喷涂层进行感应重熔试验，以及对重熔层进行量微分析、成份分析、相组成分析等研究，探讨了感应加热时，不同的材料磁性、不同的涂层厚度、不同的感应加热工艺参数等对重熔温度的影响，从而发现了影响涂层质量的一些规律。     

大型厚壁筒体内壁感应加热三维温度场的数值模拟

采用有限元方法对大型厚壁筒体的内壁感应加热工艺进行了数值研究。设计了一种适合内壁感应加热的弧形面感应加热器,基于ANSYS软件建立了内壁感应加热的三维瞬态电磁场和温度场模型。分析了感应加热参数如线圈电流大小、频率、匝数、加热间距等因素对筒壁温度分布的影响。结果表明:增大线圈电流大小、频率和匝数会极大地改善了加热效果,减少线圈与工件的距离也能提高加热效率。采用感应加热参数进行感应加热实验,实验结果与预测值吻合较好。     

利用弯管测量流体流量的实验研究

利用火力发电厂中循环水管道与凝汽器之间连接所形成的弯管,首先从弯管流量测量基本理论入手,分别用自由涡流理论和强制涡流理论,建立了循环水在弯管内流动过程中,弯管内外径的压力差与循环水流量之间关系的数学关系模型.其次,利用实验室实验确定循环水流量与弯管内外径之间压差的关系,实现了利用弯管对流体流量进行测量.     

感应淬火过程参数优化控制问题的研究

感应加热本身是一个复杂的物理过程，它涉及电、磁、热、相变和力学方面的综合知识。通过对感应淬火过程的分析，给出了感应淬火过程中各参数之间的关系，建立了求解加热电源输出电流、频率以及工件移动速度（加热时间）的数学模型，并给出了其动态求解方法。这些模型可以用于加热电源优化设计和感应淬火过程参数优化控制等。     

回转包装容器吹塑成型变径部分应力应变分析

采用应力应变分析方法研究回转包装容器吹塑成型变径部分尺寸和性能的影响因素。根据塑件的几何形状和吹塑成型过程把变径区划分为4个成型阶段,在变形区取带状微元根据平衡方程求得沿切向和周向的应力表达式。利用本构方程和总应变条件求得切向、周向和法向的应变值,分析应力比对变形区的成型趋势。以一白酒壶的成型为例,利用划线方法验证该成型趋势的正确性。结果表明,当切向平均半径绝对值大于一定值时,可以形成稳定的变径和大径部分。     

油煤浆输送管路弯管部位液固两相流流场的数值模拟与磨损预测

针对煤液化工业中的油煤浆管路,利用Fluent软件对90°弯管分别取3种不同管径、8种弯径比,进行了液固两相流流场的数值模拟,得到湍流状态下管内流体的速度分布.通过二次开发将磨损模型嵌入到Fluent软件中,实现了对弯管部位的磨损预测.数值计算结果表明:弯管与出口直管连接区磨损较为严重;同一管径的弯管,最大磨损速率随着弯径比的增大而减小;相同弯径比的弯管,磨损速率随着管径的增大而减小.不同管径弯管合理的弯径比不同,管径越小,合理的弯径比越大.     

感应加热线圈中的电磁场

根据电磁场基本方程，导出了感应加热线圈中电磁场及电流密度的分布，分析了圆环效应产生的原因，为感应加热线圈的选型提供了依据。