27simn无缝管仿真优化方法

27simn无缝管仿真优化方法

　　​自从核算机辅助设计(CAD)软件开端替代核算尺以来的几十年里，工程公司重新产品开发时刻的缩短中收获颇丰。冗长而吃力的核算成为了软件的领域，工程师们有时刻来创立更多的产品或改进现有的产品。一起，进程模仿软件为工程师供给了另一种东西，一种评价和验证进程能力和进程变化的东西。

　　工业设备广泛运用有限元法(FEM)来模仿制作操作，包含金属成形操作。虽然FEM已在工业中取得广泛认可，但许多模仿程序传统上只重视工件变形，将东西视为刚性。但是，对于涉及工件和东西之间的大触摸力的成形工艺，当软件以为东西可变形时，猜测应力和应变的精度通常会进步。运用这种体系能够简化新产品的开发，降低成本，猜测不符合标准的情况，并有助于辨认成形操作中可能存在的危险。

　　寻求一种能够简化某些产品制作的流程，具体来说便是将两道工序简化为一道工序。精确的软件模仿能够帮助职工判别设备是否能够承受额外的压力，产品质量是否令人满意。

　　穿孔进程的建模

　　程序所采用的仿真进程分为三个阶段：

　　在第一阶段，制图员或工程师运用CAD体系创立东西和工件的三维模型，并将它们输出到QForm，经过将实体相对于互相定位来预备模型，消除任何现有的几何缺陷，对模型进行网格划分，指定辊的轴和旋转方向，以及设置任何必要的对称特点(如下图)

　　在第二阶段，用户添加定义成型进程的特定资料特点和参数，包含边界条件和初始条件，如温度和速度。在供给这些信息之后，开端剖析。该软件运用一个偏微分方程体系来模仿塑性。

　　在终究一个阶段，后处理程序检查猜测。剖析的典型参数包含触摸面积、应力和应变张量、可变形资料的速度场、工件和刀具的温度、刀具反作用力和终究工件形状。假如适用，后处理程序还会辨认任何核算失败。

　　运用EZTM建造的TPA 70-270型穿孔机生产热轧无缝产品，这些产品随后被用来制作套管和油管的管接头。输入为热轧或接连铸造圆坯，外径80至250mm。输出是一个70到270mm的外径。壁厚从8到28mm。传统工艺由两道工序组成。在对钢坯进行穿插轧制和穿孔后，在第一次轧制中构成一个空心，机器操作人员更改轧辊和导轨的设置，第二次轧制时将穿孔模具换成一个大一点的(如下图)

　　模仿基于以下标准:

　　•钢坯资料为C45，碳钢，含碳量按重量核算为0.45%，是该软件可变形资料数据库中的一种资料。

　　•各向同性硬化模型模仿了工件的塑性。

　　•经过库仑定律核算了工件与刀具之间的触摸摩擦。

　　•在变形区对工件和工装进行了强制外表网格细化，进步了触摸问题的精度。

　　•外表FE的尺度不超越7mm (0.28 in.)。

　　模仿依赖于几个假定 ，具体来说，东西是刚性的，摩擦系数在整个模仿进程中是各向同性和稳定的，并且工件和东西之间的热传递是一个要素，但不是杂乱要素，因为这个热量搬运仅发生在工件的薄层中。

　　模仿考虑了两个方坯和产品尺度：

　　•外径为250mm外径，长度为2800mm的钢坯，制成外径为270mm，壁厚为44.7mm的管子。

　　•尺度为190mm外径，长度为2850mm的钢坯，制成外径为200mm，壁厚为31.8mm的管子。

　　剖析成果。丈量值与猜测值吻合较好，OD和WT的相对误差不超越1.5%和2.9%。需要留意的是，估量的壳体厚度总是比实践的薄一点。

　　工程人员核算和实践值相比穿刺扭矩和功率的稳态阶段的变形,在核算这两个是高于实践的进程中(15-20%更高的扭矩和5-7%更高的穿孔能力)。

　　这些参数的猜测值和实测值之间的差异很可能是因为工件的性能不精确形成的，包含温度和摩擦系数值。因为TRP 70-270机座没有安装丈量单元，无法对轧制力进行比较，但能够经过丈量主传动电流来预算轧制扭矩。

　　该模型从定性的视点真实地描绘了工件端面的非稳态变形条件。它能够猜测壳体前端和尾部的耀斑和凹痕等形状偏差。

　　留意，观察到的案例的能量和力参数的估量值比实践值高约20%。这种误差是能够接受的，并且实践上是希望的，因为它供给了安全系数。

　　形成这些过错的首要原因是模型输入数据的不确定性;在现有条件下，这些不太可能减少。典型的有限元尺度有必要与管道线性尺度的公差相同。

　　总归，模仿的猜测与实践输出十分接近，足以在机器设置中供给有用的辅导，允许工程师在紧缩开发时刻线的一起开发新产品(以及制作新产品的流程)，并避免与盯梢和过错相关的代价高昂的波折测验。