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        27simn無縫管仿真優化方法

        作者: 來源: 日期:2021/5/26 11:40:47

          自從核算機輔助設計(CAD)軟件開端替代核算尺以來的幾十年里,工程公司重新產品開發時刻的縮短中收獲頗豐。冗長而吃力的核算成為了軟件的領域,工程師們有時刻來創立更多的產品或改進現有的產品。一起,進程模仿軟件為工程師供給了另一種東西,一種評價和驗證進程能力和進程變化的東西。

          工業設備廣泛運用有限元法(FEM)來模仿制作操作,包含金屬成形操作。雖然FEM已在工業中取得廣泛認可,但許多模仿程序傳統上只重視工件變形,將東西視為剛性。但是,對于涉及工件和東西之間的大觸摸力的成形工藝,當軟件以為東西可變形時,猜測應力和應變的精度通常會進步。運用這種體系能夠簡化新產品的開發,降低成本,猜測不符合標準的情況,并有助于辨認成形操作中可能存在的危險。

          尋求一種能夠簡化某些產品制作的流程,具體來說便是將兩道工序簡化為一道工序。精確的軟件模仿能夠幫助職工判別設備是否能夠承受額外的壓力,產品質量是否令人滿意。

          穿孔進程的建模

          程序所采用的仿真進程分為三個階段:

          在第一階段,制圖員或工程師運用CAD體系創立東西和工件的三維模型,并將它們輸出到QForm,經過將實體相對于互相定位來預備模型,消除任何現有的幾何缺陷,對模型進行網格劃分,指定輥的軸和旋轉方向,以及設置任何必要的對稱特點(如下圖)

          在第二階段,用戶添加定義成型進程的特定資料特點和參數,包含邊界條件和初始條件,如溫度和速度。在供給這些信息之后,開端剖析。該軟件運用一個偏微分方程體系來模仿塑性。

          在終究一個階段,后處理程序檢查猜測。剖析的典型參數包含觸摸面積、應力和應變張量、可變形資料的速度場、工件和刀具的溫度、刀具反作用力和終究工件形狀。假如適用,后處理程序還會辨認任何核算失敗。

          運用EZTM建造的TPA 70-270型穿孔機生產熱軋無縫產品,這些產品隨后被用來制作套管和油管的管接頭。輸入為熱軋或接連鑄造圓坯,外徑80至250mm。輸出是一個70到270mm的外徑。壁厚從8到28mm。傳統工藝由兩道工序組成。在對鋼坯進行穿插軋制和穿孔后,在第一次軋制中構成一個空心,機器操作人員更改軋輥和導軌的設置,第二次軋制時將穿孔模具換成一個大一點的(如下圖)

          模仿基于以下標準:

          ?鋼坯資料為C45,碳鋼,含碳量按重量核算為0.45%,是該軟件可變形資料數據庫中的一種資料。

          ?各向同性硬化模型模仿了工件的塑性。

          ?經過庫侖定律核算了工件與刀具之間的觸摸摩擦。

          ?在變形區對工件和工裝進行了強制外表網格細化,進步了觸摸問題的精度。

          ?外表FE的尺度不超越7mm (0.28 in.)。

          模仿依賴于幾個假定 ,具體來說,東西是剛性的,摩擦系數在整個模仿進程中是各向同性和穩定的,并且工件和東西之間的熱傳遞是一個要素,但不是雜亂要素,因為這個熱量搬運僅發生在工件的薄層中。

          模仿考慮了兩個方坯和產品尺度:

          ?外徑為250mm外徑,長度為2800mm的鋼坯,制成外徑為270mm,壁厚為44.7mm的管子。

          ?尺度為190mm外徑,長度為2850mm的鋼坯,制成外徑為200mm,壁厚為31.8mm的管子。

          剖析成果。丈量值與猜測值吻合較好,OD和WT的相對誤差不超越1.5%和2.9%。需要留意的是,估量的殼體厚度總是比實踐的薄一點。

          工程人員核算和實踐值相比穿刺扭矩和功率的穩態階段的變形,在核算這兩個是高于實踐的進程中(15-20%更高的扭矩和5-7%更高的穿孔能力)。

          這些參數的猜測值和實測值之間的差異很可能是因為工件的性能不精確形成的,包含溫度和摩擦系數值。因為TRP 70-270機座沒有安裝丈量單元,無法對軋制力進行比較,但能夠經過丈量主傳動電流來預算軋制扭矩。

          該模型從定性的視點真實地描繪了工件端面的非穩態變形條件。它能夠猜測殼體前端和尾部的耀斑和凹痕等形狀偏差。

          留意,觀察到的案例的能量和力參數的估量值比實踐值高約20%。這種誤差是能夠接受的,并且實踐上是希望的,因為它供給了安全系數。

          形成這些過錯的首要原因是模型輸入數據的不確定性;在現有條件下,這些不太可能減少。典型的有限元尺度有必要與管道線性尺度的公差相同。

          總歸,模仿的猜測與實踐輸出十分接近,足以在機器設置中供給有用的輔導,允許工程師在緊縮開發時刻線的一起開發新產品(以及制作新產品的流程),并避免與盯梢和過錯相關的代價高昂的波折測驗。

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