塑性工程學(xué)報：焊縫管液壓脹形模擬建模及變形規(guī)律的研究
2023-03-04【作 者】楊連發(fā);孫克銳
【引 言】
焊縫管因具有生產(chǎn)成本低 、效率高 、品種多和質(zhì)量高等特點(diǎn) ，在液壓脹形中的應(yīng)用愈來愈廣泛[1-2] 。焊縫管中的焊縫 、熱影 響區(qū) (HAZ) 的材料特性與基體的材料特性不 同，對液壓脹形過程有較大的影響[3-4]。目前 ，確定焊縫和熱影響區(qū)材料特性的方法主要有純拉伸實(shí)驗(yàn)法 、混合準(zhǔn)則法和經(jīng)驗(yàn)公式法 3種 。Galdos等[5]利用電火花切割方法 ，在高頻電阻焊管的焊縫 附近依次切取寬度為 1．5mm的拉伸試樣 ，通過純拉伸實(shí)驗(yàn) ，直接獲取焊縫和熱影響區(qū)的流動應(yīng)力曲線 。純拉伸實(shí)驗(yàn) 法的不足之處是拉伸試樣 的制備 比較 困難 ，且獲得的材料拉伸特性對試樣寬度很敏感[6] 。Kim 等[7]通 過分別對基體材料 、混合材料 (包含有焊縫及部分基體)的拉伸實(shí)驗(yàn)，應(yīng)用混合準(zhǔn)則法來建立熱影響區(qū)的流動應(yīng)力。
Roque等[8]基于焊縫及熱影響區(qū)的顯微硬度分布 ，用經(jīng)驗(yàn)公式獲取熱影響區(qū)的平均流動應(yīng)力 ，但沒有考慮熱影響區(qū)不同位置材料的流動應(yīng)力的差異這一因素 。
另一方面，在對焊縫管的液壓脹形進(jìn)行數(shù)值模擬時，模擬模型通常只考慮焊縫與基體的材料特性差異，而忽略熱影響區(qū)的存在或假定整個熱影響區(qū)的材料特性相同，這樣勢必造成較大的誤差[9-10]。
本文基于顯微硬度分布規(guī)律 ，確定焊縫管熱影響區(qū)的流動應(yīng)力，建立包含焊縫及熱影響 區(qū)的焊縫管液壓脹形的有限元數(shù)值模擬模型，結(jié)合液壓脹形實(shí)驗(yàn) ，分析焊縫管液壓脹形的變形規(guī)律。
【結(jié) 語】
探討了 STKM11A焊縫管液壓脹形的數(shù)值模擬的建模方法 ，通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究 ，對焊縫管的液壓脹形變形規(guī)律進(jìn)行了探 討 ，得出如下主要結(jié)論 ：
1)基于顯微硬度分布及經(jīng)驗(yàn)公式法確定熱影響區(qū)的流動應(yīng)力 ，然后通過分片方式建立 的包含焊縫及熱影 響區(qū)的數(shù) 值模擬模 型 ，在預(yù)測有縫管液壓脹形時的截面輪廓形狀 、壁厚分布 、極限載荷、潛在破裂位置方面，比其他常規(guī)模擬模型更加精確 。
2)STKM11A焊縫管液壓脹形后截面輪廓形狀一般不能保持為圓形 ，在變形前期 ，與焊縫呈 90o和 180o。方向的徑向脹形量較大 ，而在變形后期 ，與焊縫呈 0o和 180o方向的徑向脹形量較大 。
3)STKM11A焊縫管液壓脹形后的周向壁厚分布不均勻，最小壁厚位于靠近管材基體的熱影響區(qū)內(nèi)，此處也是管材潛在的破裂位置 。
以下是正文：
