皮尔格冷轧过程钢管周期送进量优化模型的建立与验证

以皮尔格轧机冷轧304不锈钢管为例,建立周期送进量优化模型。通过对拉伸试验获得的应力-应变曲线进行非线性拟合得到材料的本构关系方程;通过对钢管变形特征的分析得到了基于增量理论的钢管当量应变的计算方法;根据皮尔格轧制钢管截面变形特点导出截面横移量的计算方法;综合利用上述结果以及材料卸载定律解出冷轧304不锈钢钢管在指定回弹量下的周期送进量;通过有限元仿真和现场轧制试验验证了周期送进量优化模型的正确性。为皮尔格轧制工艺参数选择奠定理论基础。     

三辊冷轧管机轧制过程的数值模拟与试验研究

在简化三辊冷轧管机轧制过程的基础上,根据钢管冷轧过程的变形特点,采用Simufact有限元软件对其轧制过程进行有限元数值模拟。通过仿真模拟,分析了钢管的等效应力、等效应变分布规律及其截面变形特点,并与实际数据进行比较。分析结果表明:建立的有限元模型符合实际,模拟过程与实际轧管成型情况相符合;金属的塑性变形主要发生在减径段和减壁段;随着送进量、轧制频率的增加,轧辊的轧制力相应增大。     

箱型梁焊接变形和应力三维数值模拟

利用有限元分析手段模拟箱型梁结构吊臂的焊接过程,得到吊臂的焊后变形和残余应力分布,采用Metra SCAN激光扫描和盲孔法进行试验验证。结果表明:整体变形趋势为向内收缩,焊缝位置附近上翘变形,峰值位置位于起收弧位置,最大变形量1.66 mm;焊缝位置附近残余应力大,应力峰值为459.9 MPa。模拟结果与试验结果误差控制在0.5 mm以内,仿真结果与盲孔法测量结果吻合较好,误差为26.1%,满足工程应用要求,证明了模拟结果的准确性。     

皮尔格冷轧无缝钢管成形工艺参数及力学研究

皮尔格冷轧无缝钢管工艺参数基本依靠经验选取,其选择不当会导致管材产生缺陷。基于此,本文选取304不锈钢冷轧重要工艺参数——送进量、回转角度和Q(变形压下段和精整段长度的比例)值,通过全流程数值仿真分析了成形过程中管材的力学及成品尺寸的变化规律。结果表明,皮尔格冷轧过程中轧制力、管材等效应力、残余应力以及外径回弹量均随着送进量和回转角度的增大而增大,随着Q值的减小而增大。     

初始残余应力对薄壁回转件加工变形的影响

为了研究毛坯初始残余应力对7075铝合金薄壁回转结构件加工变形的影响,采用有限元仿真和试验验证结合的方法,利用ABAQUS顺序耦合热应力分析对铝合金薄壁回转结构件的淬火过程进行研究,得到毛坯的初始残余应力,并进行了毛坯的初始残余应力测量试验,再用有限元方法仿真了切削过程,并进行切削试验。结果表明,有限元仿真结果与测量结果数据相近,初始残余应力误差最大为16.85%,工件的径向变形量误差最大为0.033mm,毛坯初始残余应力对7075铝合金薄壁回转结构件的加工变形有着显著的影响,同时验证了有限元模型的准确性,可为后续的加工参数进行优化和预测,对实际生产具有一定的参考价值。     

P110石油管用钢坯热轧工艺数值模拟

采用箱型-箱型-箱型-箱型-椭圆-圆孔六道次孔型系统建立棒材热轧几何模型,并确定轧制力数学模型。基于Deform-3D生成棒材轧制数值仿真模型,对250 mm×250 mm的P110石油套管用钢坯6道次热连轧过程进行有限元模拟得到了轧制过程中棒材的应力、应变及轧制力等参数的变化特点,验证了孔型设计系统的合理性,通过对比粗轧中轧制力矩的实测值和模拟值验证了有限元模型的可靠性。分析六道次的轧制力变化规律以及对比轧制力理论计算、数值仿真和实测值,结果证实了有限元模型的合理性,同时为保证轧材质量提供了理论依据。     

低碳钢薄板单道堆焊焊接变形的数值模拟

基于ABAQUS有限元分析软件,开发了考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热-弹-塑性有限元计算方法.利用所开发的数值方法对薄板单道堆焊时的焊接残余应力和变形进行了模拟.同时采用试验方法测量了薄板接头的焊接变形和残余应力.通过对比数值模拟结果和试验结果,验证了所开发方法的有效性.在同时考虑几何非线性与材料非线性的情况下,有限元计算得到的焊接变形结果与实测值一致;计算得到的焊接残余应力也与实测值比较吻合.此外利用数值模拟方法详细研究了薄板焊接变形的特点和残余应力的分布特征.     

Zr-4合金管材皮尔格轧制过程数值模拟分析：宏观模型的建立、验证及塑性变形分析

皮尔格轧制变形对于锆合金管材的性能有着重要影响,受到学者们的高度重视。长期以来,由于皮尔格轧制是一个高度非线性的三维变形过程,开展实验研究不但成本高昂而且周期较长。本研究以ABAQUS/standard平台,根据多行程皮尔格轧制的运动特点,建立了Zr-4合金管材皮尔格轧制有限元模型,并开展一整个道次的轧制过程模拟。模拟结果表明:预测的管材几何尺寸与实验结果吻合良好,而模拟的轧制力与经典的舍瓦金公式计算结果也比较相符,验证了所建立模型的准确性,可用于进一步仿真分析。模拟结果还表明开口处的管坯应力状态与轧槽底部管坯的应力状态有显著的差别。此外,轧制过程中还存在有明显的剪切变形,而且还有较大幅度的周期性波动,这主要与孔型开口以及管坯回转送进有关。     

考虑铝合金接头软化的焊接变形及残余应力预测方法

针对铝合金焊接接头的软化问题,通过采用合理材料模型对该问题进行了描述,并在此基础上开发了相应的热-弹-塑性有限元计算方法来预测铝合金薄板的焊接变形和残余应力.以TIG重熔铝合金薄板为例,模拟分析了焊接过程中的温度场、残余应力和焊接变形.同时,采用试验方法测量了焊件的挠曲变形.结果表明,考虑软化现象的有限元数值计算结果与试验测量结果更吻合,验证了提出材料模型和所开发的有限元计算方法的有效性;对于接头软化较为明显的铝合金材料,进行焊接残余应力的数值模拟时有必要建立反映接头软化的材料模型.     

不同加工顺序对薄壁件加工变形的仿真研究

为了研究不同加工顺序对7075铝合金薄壁件加工变形的影响,采用有限元仿真和试验验证结合的方法,利用ABAQUS有限元分析软件顺序耦合热应力分析功能对毛坯的淬火过程进行仿真,得到毛坯初始残余应力分布;并对毛坯的初始残余应力进行测量试验,验证有限元分析结果,用有限元法对左右对称、分层对称、阶梯对称和金字塔对称四种不同加工顺序切削过程进行仿真研究。结果表明,有限元仿真结果和测量结果数据相近,建立的有限元模型和仿真方法能够预测毛坯的初始残余应力分布;四种不同加工顺序变形量结果都是上端变形大,底部变形小,金字塔对称的加工方法变形量最小,在整个加工过程中,变形量的最大值为0.21mm。根据仿真结果,结合数控加工误差补偿,可提高薄壁件的加工质量和精度,对后续的加工具有一定的参考价值。