外文翻译-发电站水煮容器中的弯曲管所用的有限元素和实验分析

哈尔滨技术学会日报 （新系列） 发电站水煮容器中的弯曲管所用的有限元素和实验分析 赖一楠 于浩楠 刘献礼 于延民 (哈尔滨科学技术大学机械学院 力量工程系 中国哈尔滨 150080 邮箱 摘要： 联合计算机模拟、理论上的分析和实验 为发电站水煮容 器 中的弯曲管提供程序 中扮演重要角色的寒冷的弯曲管 ，比如 椭圆度， 壁 厚 和 设备的驱动力比 . 实验在哈尔滨煮器工厂进行 错误是在 5%以内 ,实验已经示范了达成这一个系统的结果以及更有用和更经济的超过试验的那些生产方法它大量使用计算机模拟减少生产费用 ,效果比 许多 实验要好 主要文字 : 冷的弯曲管 ;圆度 ;稀薄比 ; 件密码 A 文章地址 1005008)02曲管的方法已经广泛地被应用在煮器和压力船制造业的领域中汽车工业、航空，航空宇宙制造业，船舶制造业等等以 上研究有 显示弯曲过程的寒冷能提高其降低强度的 20 一 30的力量以及收据控制的成熟技术使它 自然成为使用弯区 控制的寒冷 工作母体 然而，弯曲管的程序非常复杂，因此 ,计划的程序以分析的解决为基础传统的错误法方法不能够解决生产的需要以及可能引起在时间和财务上的浪费 ,随着计算机科学的发展和 法我们大量地使用 复杂的程序分析的通常软件 是能实现的 . 软件 来模拟那 寒冷的管弯曲程序弯曲模拟制度的圆形管被建造为了要预测被驱动力而且有效 地形成质量 高的设备，像椭圆度 ，墙壁的稀薄比我们也已经给实 验的确认 1 冷弯曲程序的摘要 经常地有三管弯曲方法：推动方法，磨擦方法和绘图方法。绘图方法在图 1中显示 风扇形状的模子 是通过十字架形状的钥匙替换和固定在设备上的 , 固定的螺钳被螺丝固定在风扇形状的模子上而且通过螺丝钳连接可动装置然后管的末端旋转的限制 位置和所有的其他模子的替换来实现 寒冷管的弯曲。 图 1，管弯曲的过程 质量是最重要的一项评估弯曲管的程序通常，非理想毁坏在弯曲之后发生了。 (如图 2所示 ) 图 2，管弯曲的形状 管的外侧面 时管的内部侧壁 被设计了的管的外部直径，这部分图表表示了这部分形状从圆形到椭圆型， 以及墙壁的厚度的不均匀， B 是短轴， S 是理想的墙壁厚度，而且 S 是最小量， S 是最大值，椭圆度a=（ A B） /X 椭圆比 b=（ S ,厚度比 C=(S)/S 随着煮器的功能的提高，弯管接头的能否符合更高的要求以及 设备是否在受驱动力下充分旋转是一个很重要的问题，我们尽可能的预测设备的驱动力来达到高质量和效率，我们可以制造更好的产品来获得更高的利益 2 模拟系统 的结构 冷 弯曲过程 是最复杂的包括大的塑性破坏，大的位移，非线形连接的分析，所以我们使用 件和它的非线性分析方法建立一个圆形管道弯曲模拟系统来有效的预测驱动力和成型质量 2 1预加工：模型 考虑模型的结构的对称、负荷和限制，我们建造分析模型减少了一半的计算时间而且 数设计语言用来输入尺寸和和材料的参数，确认哪个是可以再 次使用的记录文件，几何学的模型如图 3显示 在 性分析，与管道比较，风扇形状的模子的破坏，固定的螺丝钳和 可动加紧装置是比较小的可以忽略不计 ， 所以我们拿硬的或者软的管子用图 3，管弯曲的几何学模型 们使用三个双向连接，扇型模子的表面是目标元素，管子的附加联络元素是 面的位置是 子表面的夹紧是 连接硬件可达到 00就可以得到很好的精密和很高的效率 决 ;应用负荷 在弯曲管的模拟程序中 ,大的非线性塑性破坏已经被 而且多步骤的负荷控制大 的破坏 ,有人预言 ,自动过程将被加速应用 ,飞行员也用来控制身体的运动 ,我们强迫管子的移动然后代替 斜坡夹紧的模子 ,再旋转之后 ,一个卸货步骤被执行去掉夹紧和空隙 得到结果 在计算合成之后 ,解决问题需要以下步骤 : 1） 动态的展示弯曲管的过程： 由于这个功能，我们可以动态的展示管的弯曲过程，并且将其储存，我们可以只选择管子而不是模子以便更清楚的观察管子的破坏， 2） 得到模子的作用反力， 在 力大小，和移动加紧力的大小。 3） 计算质量参数：薄的切片可以帮助我们得到部分的毁形状， 在任何位置可以画出压紧力和变形，我们也可以使用几何方法检查来得到每个环节的数据，然后计算质量参数，比如墙壁厚度，椭圆比， 变稀比，厚度比等等 3 实验和模拟之间的比较 为了实验 模拟系统的精确程度，实验被安排在了哈尔滨煮沸工厂用两种管子来做： 管 A：直径 168 毫米，墙壁的厚度 30 毫米，弯曲半径 400 毫米，材料 20 G 管 B：直径 141 毫米，墙壁的厚度 25毫米，弯曲半径 350 毫米，材料 20 G 3 1比较模子的作用力 来自模拟的管 A 和 B 的瞬间弯曲被显示在图 4中 图 4，弯曲时刻的图表显示 载入程序时间在 2点，完成时间在 6点，卸载程序时间从 6点到 7点，从每一条单一的曲线上我们能可以看到 弯曲的时刻从一开始很快增加到一个很高的水平，然后弯曲的的增长开始变慢，这就使得主要的压力分界点集中在弯曲的初始阶段， 而且这与（ 6）中的判断一致，每条曲线最大弯曲时刻出现在最大破坏处， 这个结果与实验者的预测一致。 这很清楚的表明管 需要更高的驱动力，这个结果使我们可以更适当的来安排设备。 模拟管 B 的椭圆度在图 5中显示 图 5，椭圆度的图表 很明显是 1800的弯曲管最大椭圆度不是我们通常想象的在 90上，而且真正的连接位置对弯曲半径是一个扩充，模拟错误是在 不同的模拟实验中占的百分比不同，表 1显示了个部分的比较。 外部墙壁的变薄是最严重的缺点，通过模拟，我们可以预测变薄的位置，然后决定时候需要尽快改善，在图 6中显示了整个管外部墙壁的变薄情况 表 1 实验和模拟的椭圆度的比较 图 6，变薄比的图表 从中我们可以看到管 最初的弯曲部分已经在压力的作用下发生了大的塑性破坏。表 2展示了模拟和实验之间变 薄的对比情况 表 2，实验和模拟的变薄比的对比情况 。 以模拟管的弯曲力和质量参数误差在 5内，考虑到获得数据和真正因素的冲击的简单方法，我们 可以接受和使用它因为设备的表现和质量预测能获得比实验 生产 更高效的结果。 4 管的弯曲上的进一步研究 数字模拟不仅能预测设备的功能和弯曲管的过程质量，而且可以 也可以发现一些程序影响因素，这会帮助我们将程序做到最好来采取改善的措施，然后我们将讨论最佳的回转速度和背面的推力 4 1 回转速度的冲击 金属的塑性破坏一定 伴随着 速度的破坏，所以回转速度关系到管子的弯曲质量，我们将弯曲不同速度下的相同管子 ： 0.4 s， 1.0 s 和 s 比较他们的椭圆度 其结果显示在图 7中 图 7，不同回转速度下的椭圆比 显然我们使用越高的速度，使管变形的时间就会越短，这样将不利于我们得到高质量的管，这就建议我们减慢速度会有益与质量， 4 2 背部力量的冲击 在实际生产中，背部受力总是可以得到更好的质量，在这里来模拟，（如图 8所示） 我们能见到 在管的最后使用了大的推力，我们就会得到更高的质量，但 是这个影响不是很显著，在模块化的模拟中我们已经忽略了可逆破坏结构的影响，如果这个结构被采取，正如当真正生产时，材料会流动到结构的缝隙中，这会 非常有益于质量参数，除此之外，在推力被应用以后，回转的时间就会大大减小，那对大管的弯曲是很重要的。 图 8，不同推力下的椭圆比的比较 5 结论 一个 如椭圆比，侧壁的变薄比 和设备的驱动力，计算机将模拟计划和使计划被预测，与实际生产做比较，模拟的方法被证明比通过试验 参考： （ 1） 罗 模占驼罗（ 印度的一个神教， ）松紧带 交易在印度的金属学会进行， 2005， 58 (2)：461 466 （ 2） 自应力加工中的厚壁弯曲管，国际机械学会的记载 246(11) 1675 1696 （ 3） 贝克 何学在攀爬 900的失败中具有影响力 ，用开始的状态给弯曲管增压了，国际压力管道 ， 2005， 82，（ 7）： 509 4） 赖一喃 张光欲 于好喃 。数字的模拟和旋转的弯曲管的最佳设计 提供了材料和