在HyperMesh软件中对无铆钉铆接板料和模具的有限元几何模型进行网格划分。为避免打算过程中涌现沙漏在担保打算效率的同时在变形较大的板料区域处应只管即便细化网格。本文中为更好地表示出高下板料镶入量和上板料颈部厚度的变形情形选择在板料厚度方向划分7个单元。将模具定义为刚体材料，可以不对模具定义材料属性和划分网格。末了定义的全局网格尺寸是0.3mm,在板材紧张变形区即接头成形区域网格尺寸是0.15mm,末了得到上板料网格数量为419408个，下板料单元数量为419121个。得到的划分网格后的模型如图2所示。
1.4初始条件设置
LS-DYNA求解器定义将模型中所有部件的打仗，包括凸模和上板料的打仗、上板料和压边圈的打仗、高下板料间的打仗以及下板料与凹模之间的打仗均设置为单面自动打仗，本摩擦条件采取罚函数法，通过实验测得铝合金高下板料之间摩擦系数为0.41,铝合金与模具之间摩擦系数为0.35。
凹模的位置固定，定义为刚性全约束，通过修正刚性体材料
关键字MAT- RIGID对刚体施加全约束，即将关键字中的参数CON1与CON2均设为7。凸模为刚体，只能沿Y轴方向移动，通过在凸模上定义冲头的位移载荷，来完成无铆钉铆接冲压过程，求解韶光步0.001，压边圈为均匀载荷，载荷设定为25KN。通过设置体积粘性系数实现沙漏变形的抑制，实现沙漏能在总能量中所占的比例不能超过10%。
1.5成形仿照结果剖析
根据冲头的随韶光运动的过程对数值仿照结果进行剖析。得到无铆钉铆接成形过程中板材随韶光的变形情形如下图3所示。
铆接初始成形阶段紧张发生的变形是板料的弹性变形,在该阶段凸模下行,高下板料在凸凹模浸染下开始发生塑性变形,板料晶格被压缩,如图3-a所示。铆接成形阶段紧张是随着凸模向凹模连续运动,金属板料在凸模逼迫位移浸染下流向凹模直至板料填满凹模底部,并且随着板料的塑性流动,高下板料之间形成自锁接头,如图3(b~d)所示。在保压阶段是为了减少板料成形后的回弹,这对接头质量影响很大,如图3e所示。在接头成形后的凸模退模阶段,借助凸模拔模角,使得凸模能够顺利退出。
2 压边力对对铆接接头冲压回弹的影响
在所述接头成形仿真仿照过程中设定的压边力大小为均匀载荷35KN,通过剖析打算,对应得到的最大的回弹量为0.31mm, 其应变云图如图4所示
其余设置四组压边力的值分别为15KN、20KN、25KN、30KN。得到不同压边力下应变云图如下图5。
压边力为15KN时对应的最大回弹量为2.92mm,压边力为20KN时对应的最大回弹量为1.63mm,压边力为25KN时对应的最大回弹量为0.90mm,压边力为30KN时对应的最大回弹量为0.42mm。由此剖析可知随压边力的增大,最大回弹量呈逐渐递减趋势。
3 压边力对无铆钉铆接接头力学性能的影响
对无铆钉铆接接头力学特性进行剖析打算,通过接头上板料参考点的约束反力来衡量接头所能抵抗的最大轴向载荷。无铆钉铆接接头的力学剖析模型如图6所示。对接头的下端进行固定约束,在接头上端施加均匀拉伸载荷直至接头失落效,剖断不同压边力下对应的无铆钉铆接接头所能承受的最大拉伸力。
对不同压边力下的无铆钉铆接成形接头进行拉伸力学性能剖析,得到对应压边力下铆接接头所能承受的最大拉伸力如表3所示。
2.3疲倦剖析结果
经由疲倦剖析后,得到以下剖析结果,如安全系数分布图与寿命分布图。
由图11可知,甲烷化反应器器壁与入口接管连接处的安全系数涌现了最小值,而在入口接管连接处还有接管与封头的连接处以及耳座与器壁的连接处都存在小于1的情形,这是构造的不连续性导致应力集中造成的,这些区域称之为不屈安区。
由图12可知,本次疲倦剖析所选择的最大循环次数为106次,甲烷化反应的大部分形状规则部分知足设定的循环次数;但是在甲烷化反应器器壁与入口接管处涌现了最小循环次数2.2020×104次,仅为最大循环次数的百分之二,解释最易发生疲倦毁坏的位置就在此处,该部位的最小循环次数便是设备的寿命。
3总结
本文利用 ANSYS对受交变载荷的甲烷化反应器进行热-力耦合剖析,前辈行热剖析得到了受沿轴向变革的温度载荷的温度场分布图。剖析结果得出,反应器下端温度变革快且在稠浊气入口处涌现的温差不连续征象,是导致涌现热应力的缘故原由之一，在热-力耦合的根本上对设备进行疲倦剖析,得到了设备的寿命。对设备的安全生产和检测供应可靠地依据和辅导。
参考文献
[1]赵亮,陈允捷,国外甲烷化技能发展现状[J].2012,31:176-178.
[2]余国琮,化工容器及设备[M].北京:化学工业出版社,1980.
[3]B4732-1995钢制压力容器剖析设计标准S].北京:全国压力容器标准化技能委员会,1995(本文文献格式:赵婷,张亚新,赵静,等.耦合浸染下的甲烷化反应器的疲倦剖析[J].广东化工,2014,41(11):20-22)
文章引自《广东化工》2014年第11期
作者：李早科，胡浩，费丽爽，曹琪弦
