27simn無(wú)縫管仿真優(yōu)化方法

27simn無(wú)縫管仿真優(yōu)化方法

　　​自從核算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件開(kāi)端替代核算尺以來(lái)的幾十年里，工程公司重新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)刻的縮短中收獲頗豐。冗長(zhǎng)而吃力的核算成為了軟件的領(lǐng)域，工程師們有時(shí)刻來(lái)創(chuàng)立更多的產(chǎn)品或改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品。一起，進(jìn)程模仿軟件為工程師供給了另一種東西，一種評(píng)價(jià)和驗(yàn)證進(jìn)程能力和進(jìn)程變化的東西。

　　工業(yè)設(shè)備廣泛運(yùn)用有限元法(FEM)來(lái)模仿制作操作，包含金屬成形操作。雖然FEM已在工業(yè)中取得廣泛認(rèn)可，但許多模仿程序傳統(tǒng)上只重視工件變形，將東西視為剛性。但是，對(duì)于涉及工件和東西之間的大觸摸力的成形工藝，當(dāng)軟件以為東西可變形時(shí)，猜測(cè)應(yīng)力和應(yīng)變的精度通常會(huì)進(jìn)步。運(yùn)用這種體系能夠簡(jiǎn)化新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，降低成本，猜測(cè)不符合標(biāo)準(zhǔn)的情況，并有助于辨認(rèn)成形操作中可能存在的危險(xiǎn)。

　　尋求一種能夠簡(jiǎn)化某些產(chǎn)品制作的流程，具體來(lái)說(shuō)便是將兩道工序簡(jiǎn)化為一道工序。精確的軟件模仿能夠幫助職工判別設(shè)備是否能夠承受額外的壓力，產(chǎn)品質(zhì)量是否令人滿(mǎn)意。

　　穿孔進(jìn)程的建模

　　程序所采用的仿真進(jìn)程分為三個(gè)階段：

　　在第一階段，制圖員或工程師運(yùn)用CAD體系創(chuàng)立東西和工件的三維模型，并將它們輸出到QForm，經(jīng)過(guò)將實(shí)體相對(duì)于互相定位來(lái)預(yù)備模型，消除任何現(xiàn)有的幾何缺陷，對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，指定輥的軸和旋轉(zhuǎn)方向，以及設(shè)置任何必要的對(duì)稱(chēng)特點(diǎn)(如下圖)

　　在第二階段，用戶(hù)添加定義成型進(jìn)程的特定資料特點(diǎn)和參數(shù)，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(kāi)端剖析。該軟件運(yùn)用一個(gè)偏微分方程體系來(lái)模仿塑性。

　　在終究一個(gè)階段，后處理程序檢查猜測(cè)。剖析的典型參數(shù)包含觸摸面積、應(yīng)力和應(yīng)變張量、可變形資料的速度場(chǎng)、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(huì)辨認(rèn)任何核算失敗。

　　運(yùn)用EZTM建造的TPA 70-270型穿孔機(jī)生產(chǎn)熱軋無(wú)縫產(chǎn)品，這些產(chǎn)品隨后被用來(lái)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(gè)70到270mm的外徑。壁厚從8到28mm。傳統(tǒng)工藝由兩道工序組成。在對(duì)鋼坯進(jìn)行穿插軋制和穿孔后，在第一次軋制中構(gòu)成一個(gè)空心，機(jī)器操作人員更改軋輥和導(dǎo)軌的設(shè)置，第二次軋制時(shí)將穿孔模具換成一個(gè)大一點(diǎn)的(如下圖)

　　模仿基于以下標(biāo)準(zhǔn):

　　•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(shù)據(jù)庫(kù)中的一種資料。

　　•各向同性硬化模型模仿了工件的塑性。

　　•經(jīng)過(guò)庫(kù)侖定律核算了工件與刀具之間的觸摸摩擦。

　　•在變形區(qū)對(duì)工件和工裝進(jìn)行了強(qiáng)制外表網(wǎng)格細(xì)化，進(jìn)步了觸摸問(wèn)題的精度。

　　•外表FE的尺度不超越7mm (0.28 in.)。

　　模仿依賴(lài)于幾個(gè)假定 ，具體來(lái)說(shuō)，東西是剛性的，摩擦系數(shù)在整個(gè)模仿進(jìn)程中是各向同性和穩(wěn)定的，并且工件和東西之間的熱傳遞是一個(gè)要素，但不是雜亂要素，因?yàn)檫@個(gè)熱量搬運(yùn)僅發(fā)生在工件的薄層中。

　　模仿考慮了兩個(gè)方坯和產(chǎn)品尺度：

　　•外徑為250mm外徑，長(zhǎng)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(zhǎng)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(cè)值吻合較好，OD和WT的相對(duì)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(shí)踐的薄一點(diǎn)。

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

　　這些參數(shù)的猜測(cè)值和實(shí)測(cè)值之間的差異很可能是因?yàn)楣ぜ�的性能不精確形成的，包含溫度和摩擦系數(shù)值。因?yàn)門(mén)RP 70-270機(jī)座沒(méi)有安裝丈量單元，無(wú)法對(duì)軋制力進(jìn)行比較，但能夠經(jīng)過(guò)丈量主傳動(dòng)電流來(lái)預(yù)算軋制扭矩。

　　該模型從定性的視點(diǎn)真實(shí)地描繪了工件端面的非穩(wěn)態(tài)變形條件。它能夠猜測(cè)殼體前端和尾部的耀斑和凹痕等形狀偏差。

　　留意，觀(guān)察到的案例的能量和力參數(shù)的估量值比實(shí)踐值高約20%。這種誤差是能夠接受的，并且實(shí)踐上是希望的，因?yàn)樗�供給了安全系數(shù)。

　　形成這些過(guò)錯(cuò)的首要原因是模型輸入數(shù)據(jù)的不確定性;在現(xiàn)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(xiàn)性尺度的公差相同。

　　總歸，模仿的猜測(cè)與實(shí)踐輸出十分接近，足以在機(jī)器設(shè)置中供給有用的輔導(dǎo)，允許工程師在緊縮開(kāi)發(fā)時(shí)刻線(xiàn)的一起開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品(以及制作新產(chǎn)品的流程)，并避免與盯梢和過(guò)錯(cuò)相關(guān)的代價(jià)高昂的波折測(cè)驗(yàn)。