管件数控弯曲工艺参数对回弹的影响

管件数控绕弯卸载后会产生回弹现象,为更好提高船舶管件绕弯成形质量,需要对弯曲卸载后的回弹进行有效控制。基于有限元软件Dynaform平台建立船用20#管数控弯曲及回弹的三维有限元模型,模拟了管件绕弯卸载后的回弹过程,通过正交实验设计,对回弹角度数据进行极差分析和方差分析,研究了工艺参数对回弹影响的显著性及规律。结果表明:对回弹角度影响显著的工艺参数顺序依次是:防皱模与管件间隙、弯模与管件间隙、芯棒前伸量、镶块与管件间隙;回弹随着弯模间隙的增大而增大,随芯棒前伸量、镶块间隙、防皱模间隙的增大而减小。同时建立显著性工艺参数与回弹角度的回归预测模型,经对比验证,此模型得到的结果与虚拟正交试验之间的相对误差不超过5%。     

芯棒参数对薄壁管绕弯成形质量影响分析

芯棒的使用有助于减小薄壁管绕弯成形截面扁化,但对管件的回弹角和壁厚也产生了影响。为探究芯棒前伸量、芯棒与管件间隙及芯头个数对管件质量的影响,通过正交试验设计,应用有限元软件DYNAFORM模拟了薄壁管绕弯成形过程。横截面扁化率、回弹角度、壁厚减薄率、壁厚增大率的极差分析和方差分析表明:截面扁化率随芯棒前伸量的增大而减小,随芯棒与管件间隙增大而增大,芯棒与管件间隙对截面扁化有显著性影响;壁厚减薄率随芯棒前伸量的增大而增大,芯棒前伸量对壁厚减薄有显著性影响;芯棒参数对回弹和内侧壁厚增大率的影响不具显著性。减小芯棒前伸量、芯棒与管件间隙及芯头个数将有助于提高管件弯曲质量。     

芯棒参数对超薄壁管数控绕弯成形质量的影响

为提高超薄壁管材的弯曲成形质量,研究了芯球个数、芯球厚度和芯棒支撑角度等芯棒参数对壁厚变化和椭圆度的影响。设计了3种芯球厚度和7种芯球个数,组合得到21种不同的芯棒支撑角度方案,建立了超薄壁不锈钢管材数控绕弯成型有限元分析模型进行仿真计算,并进行了试验验证。结果表明:芯球个数对壁厚减薄的均匀性有一定的影响,芯球个数相同时,芯球厚度越小,最大壁厚减薄率也越小,最大壁厚减薄率随着芯棒支撑角度的增大而变大;随着芯球个数、芯球厚度或芯棒支撑角度的增加或变大,椭圆度都有减小的趋势;同时总结出超薄壁不锈钢管材的合理的芯棒支撑角度范围为θ/3～θ/2。此项研究对指导芯棒参数设计、提高超薄壁管材的成形质量具有重要意义。     

管材绕弯变形的理论与实验分析

针对管材绕弯成形的受力与变形特点，进行了理论与实验研究．应用塑性有限元方法分析了绕弯的主要工艺参数对成形后管材壁厚变化及截面椭圆度的影响，结合实验分析了变形区不同位置的椭圆度及壁厚的减薄情况．研究表明：R／D越小，变形越大，壁厚减薄也越大，而相对壁厚t／D对壁厚减薄影响不大；另外，芯棒的尺寸及位置对壁厚减薄率及截面椭圆度影响较大．     

薄壁异形管面内绕弯过程的模拟与实验研究

研究了一种薄壁异形铝管面内绕弯成形过程.基于LS DYNA软件平台建立了铝管弯曲过程的有限元仿真模型,并通过实验验证了模型的可靠性.提出了该口琴形截面薄壁异形管弯曲成形过程中孔道畸变的评价方法,分析了弯曲变形后各孔道的变化规律,以及弯曲角度、弯曲半径、模具与管坯间隙和模具与管坯间的摩擦对异形管孔道畸变的影响规律.研究结果表明：异形管弯曲变形后外侧孔道缩小而内侧孔道扩大,其孔道的畸变程度近似呈线性分布;增大弯曲半径有利于减小孔道畸变程度,而弯曲角度、模具与管坯间隙和模具与管坯间的摩擦对孔道畸变影响不大.     

矩形管多点弯曲成形截面畸变的影响因素研究

建立了矩形管多点弯曲成形有限元模型.通过对比矩形管多点模具弯曲成形和整体模具弯曲成形的截面畸变率,证明了多点模具用于矩形管弯曲成形的可行性.分析了矩形管长度、宽度、高度、壁厚和弯曲半径对截面畸变率的影响,结果表明：矩形管越长、管壁越厚、曲半径越大,截面畸变率越小;矩形管截面越宽、越高,截面畸变率越大.对矩形管进行了多点弯曲成形实验,结果表明：矩形管成形效果较好,成形实验与数值模拟得到的截面畸变率基本一致.     

铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限的预测

失稳起皱是铝合金薄壁矩形波导管绕弯成形过程中的主要缺陷之一,严重制约着薄壁矩形管绕弯成形极限的提高。笔者采用有限元数值模拟结合正交回归分析的方法,建立了薄壁矩形管绕弯成形起皱波纹度回归预测模型,并通过实验验证了该模型的可靠性;在此基础上推导出了基于失稳起皱成形极限的解析模型。研究获得了芯头个数、防皱块与管坯间隙及芯模与管坯间隙对起皱极限的影响规律,并获得了铝合金薄壁矩形管绕弯成形起皱极限图。该研究为提高实际生产中薄壁矩形管绕弯成形质量提供了依据和指导。     

模具结构参数对橡胶介质胀形三通管的影响

采用斜面冲头和斜端面橡胶为介质,非线性显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA为数值模拟平台,建立三通管复合胀形的有限元模型,并研究斜面冲头、普通冲头、斜端面橡胶棒及垂直端面橡胶棒对三通管件成形质量的影响.结果表明:随着轴向斜冲头斜度增加,管件壁厚减薄率是先减小后增大,增厚率逐渐减小;随着橡胶斜度的增加,三通管件支管高度是先增加后减小.因此,当冲头斜度α=10°时,三通管的成形质量最佳;当冲头斜面和橡胶斜面同为8°时,壁厚减薄率控制在11%,则成形支管高度最高为16.37mm.     

大圆筒结构-土-波浪相互作用的动力响应分析

针对新型的大圆筒薄壳结构的复杂动力特性,建立大圆筒结构-土-波浪相互作用的三维非线性有限元模型.通过设定无厚度的接触面单元,来模拟薄壳圆筒-土之间的非线性接触特性;采用土体的非线性本构模型,并同时计入波浪等动荷载的作用对结构进行动力响应分析,得到大圆筒上的x方向及y方向应力分布规律,以及应力随波浪力和埋深的变化规律;最终给出了圆筒结构的应力分布函数式及合理的壁厚尺度.     

腹板开孔冷弯卷边槽钢双肢拼合梁的畸变屈曲研究

为了研究腹板开孔冷弯卷边槽钢双肢拼合梁的畸变屈曲性能,在已有相关弯曲实验的基础上,对不同螺钉间距、孔洞大小和孔洞间距的构件进行了有限元参数分析.结果表明:在特定截面参数下,双肢拼合构件可以表现为以畸变屈曲为主的畸变-局部相关屈曲模态;受畸变屈曲控制的构件弯曲承载力随孔径的增大而减小,且下降幅度随着孔高比的增大而增加;螺...     

Bending behaviors of large diameter thin-walled CP-Ti tube in rotary draw bending

The rotary draw bending(RDB) of large diameter thin-walled(LDTW) tube needs the strict cooperation of multiple processing parameters to avoid possible multiple defects.Due to the specific properties,the bending behaviors of LDTW commercial pure titanium(CP-Ti) tube are much more complex to achieve precise deformation.With the CP-Ti tube of 50.8 mm(out diameter, D)×0.508 mm(wall thickness,t)×101.6 mm(bending radius,R) as a representative component,the bending behaviors of LDTW CP-Ti tube under different p...     

双金属复合板矫直过程的弯曲及弹复解析

基于工程弹塑性力学建立了不同组坯方式下双金属复合板弯曲矫直过程截面弹塑性状态演变路径的解析模型。基于该模型分析不锈钢复合板矫直过程中的弯曲回弹特性,解释复合板弯曲回弹过程中截面的反向屈服现象,并将不锈钢复合板与单一材料板材弯曲过程进行对比。研究结果表明：双金属复合板在弯曲过程中截面会经历五种弹塑性状态,并伴随着不同的中性层偏移规律,弯曲回弹后的残余应力分布与单一材料板相比更加不均匀且可能进入反向屈服状态;复合板与单一材料板材的弯矩相对差值随着屈服强度比的增大而增大,其绝对值随着弯曲曲率先增大后减小。     

短芯棒拔制有限元分析

借助ANSYS软件显式动力模块建立了钢管与内外模具的三维有限元模型，动态模拟了短芯棒拔制的整个过程，研究了模锥角、摩擦系数、壁厚等工艺参数对拔制力的影响，并根据得到的应力分布规律分析了生产中拔断等实际问题的机理．与空拔相比较，在短芯棒拔制过程中，纵裂现象一般不会发生，由于钢管轴向应力在横截面上分布均匀，一般也不会出现以局部破坏形式出现的横裂现象．本文所建立的拔制力分析模型经与实验结果比较，达到了较好的吻合，可为优化模具结构和进行短芯棒拔制工艺设计提供了依据．     

大跨公路隧道截面仰拱连接形式优化分析

为实现隧道截面仰拱连接处最小弯矩应力的目标,应用有限元原理对目前我国采用较多的大跨公路隧道结构截面形式进行内力计算,通过Ansys优化分析边墙与仰拱的连接部位,找到最优的隧道横断面连接形式;同时考虑到现场支模等施工的需要,优化找出与仰拱直线连接时最优直线段高度．发现直线连接相对于曲线连接弯矩最大值约增大20－30％．在满足净空及工程要求条件下,最大弯矩随直线连接段高度增加出现先减小再增大的趋势,最大弯矩随围岩级别增高增大速率较大．     

轴压荷载下钢管混凝土损伤状态超声波检测

对3种壁厚的薄壁圆钢管高强混凝土短柱进行轴压试验，在加载过程中对柱中截面进行超声波检测，得到不同轴压荷载下的波形图，对波形图进行快速傅里叶变换，得到超声波通过钢管混凝土的频谱图.分别利用波形图、不同荷载作用下的波形最大幅值图和频谱图分析钢管内混凝土的损伤演变过程.试验结果表明:轴压荷载作用下钢管内混凝土的损伤呈3段式变化，分别为初期裂缝的扩展、套箍作用下的逐步密实和混凝土破坏.钢管外壁的应变分析发现其变化过程与超声波检测的波形和频谱分析的损伤过程一致.超声波技术可准确检测轴压荷载作用下钢管内混凝土的损伤状态.     

L形钢管混凝土组合柱抗震性能分析及水平承载力设计方法

为研究不同构造参数对L形双板连接钢管混凝土组合柱(LCFST-D柱)抗震性能的影响规律,通过建立有限元模型并与已有试验结果进行对比,在验证模型合理准确的基础上,对轴压比、钢管截面尺寸、宽厚比、连接板厚度、长细比、混凝土及钢材强度进行参数化分析。结果表明:轴压比小于0.6时,提高轴压比可以适当提高峰值荷载;随着轴压比的继续增大,峰值荷载都降低;单肢截面尺寸的增加,可以明显提高承载力、延性、耗能能力和极限变形能力;随着长细比的增加,承载力急剧降低,但耗能能力提高;连接板厚度的减小可以提高耗能能力。水平承载力设计公式预测值与试验值吻合良好,平均误差小于6%。     

装配式钢桁-混凝土组合梁变形性能的试验及计算方法研究

为了研究课题组提出的装配式钢桁-混凝土组合梁（PSTC）负弯矩区段的变形性能,针对某依托工程桥梁设计制作了一根变截面PSTC试验梁,开展了负弯矩区段变形性能试验研究。针对此梁,提出了一种挠度简化计算方法：将钢桁腹杆等效为钢腹板,从而计入其剪切变形对组合梁刚度的影响,同时考虑钢与混凝土之间的滑移。结果表明,该新型组合梁表现出显著的三阶段受力,根据简化计算结果,在20吨和47吨荷载作用下,梁的挠度为3.96mm和8.31mm,相比试验测试值4.03mm和8.39mm,计算结果准确,可为同类桥梁提供参考。     

棱线强化薄壁方管轴向压溃力学特性

基于Wierzbicki和Abramowicz提出的方管理想化折叠机构和能量耗散模式,引入棱线与平板的屈服强度比,修正了棱线强化薄壁方管在准静态轴向压溃作用下的能量平衡方程,并推导出了平均压溃力理论预测公式.CAE(computer aided engineering)数值仿真完整再现了稳定压溃阶段棱线强化方管形成一个新折叠单元的塑性变形过程.仿真与理论结果对照表明,理论预测公式可以较准确地预测棱线强化薄壁方管准静态轴向压溃过程的平均压溃力,且最大偏差不超过4.3%;其次,对于截面长、宽、高分别为56,56,1.0 mm的方管,仅占整个截面周长9.09%的4根强化棱线可使其平均压溃力提升53.8%.