弯曲力也是设计多工位级进模和选择压力机吨位的重要依据。弯曲力的大小不仅与毛坯尺寸、材料力学性能、凹模支点间的距离、弯曲半径、模具间隙等有关，而且与弯曲方式也有很大关系。图4-27 校正弯曲a）V形弯曲件 b）U形弯曲件表4-28 单位面积上的校正力 3.顶件力和压料力设有顶件装置或压料装置的弯曲件，其顶件力或压料力可近似取自由弯曲力的30%～80%，即式中 FQ———顶件力或压料力；F自———自由弯曲力。......
2023-06-26
焊接钢顶管的弯曲性能分析
【摘要】：由于钢顶管中最常见的连接方式为焊接式连接，故首先对焊接式钢管作为曲线顶管的性能进行分析。数值分析方法在建模过程中，不考虑焊缝，而直接将管道视为整体分析。图9-62 焊接式管道偏转方式管道荷载：由于焊接式管道较长，且没有周围土体情况下，如施加顶力则管道直接发生欧拉屈曲，故未施加顶力。由此可见，如焊接式钢顶管曲线顶进的曲率半径过小，对工程及施工人员的安全是致命的。
由于钢顶管中最常见的连接方式为焊接式连接，故首先对焊接式钢管作为曲线顶管的性能进行分析。
（1）数值分析方法
在建模过程中，不考虑焊缝，而直接将管道视为整体分析。且由于钢顶管的径厚比都相当大，故在数值模拟中，可将管壁当作壳单元处理。为简化计算，模型中仅建管道，而未考虑土体。
在有限元建模过程中，管道模型如图9-61所示。
图9-61 焊接式管道模型
其中管道材料选用理想弹塑性模型，其参数为：E=210GPa，v=0.3，σs=235MPa，单元类型为四节点壳单元S4。
钢管边界条件：管道一端为固定端，另外一端为自由端。
管道的偏转：由于普通的焊接式管道其刚度较小，属于柔性管。故其偏转方式与常见的承插式管道折线偏转不同，其偏转方式为弧线偏转，如图9-62所示。
图9-62 焊接式管道偏转方式
管道荷载：由于焊接式管道较长，且没有周围土体情况下，如施加顶力则管道直接发生欧拉屈曲，故未施加顶力。模型中仅施加围压。
管道基本参数为：L=100m、R=3.6m、t=36mm；而对于焊接式管道的分析重点在于，不同壁厚t、不同管长L、不同管径R对于焊接式管道能承受的最小曲率半径的影响。
（2）焊接式管道在偏转时力学性能
由应力图结果可以看出在偏转过程，焊接式管道的最大应力出现在与偏转方向相反的管侧，即管道受拉部分，拉应力相当大，且几乎贯穿管身整个长度，最大应力值点基本出现在管道自由端的受拉侧。
由于计算工况众多，故选取其中一个典型结果，来分析曲率半径过小对管道的影响。图9-62为三种曲率半径下L=50m、R=3.6m、t=36mm管道的塑性应变，从中可见当曲率半径为3000m时，钢管已经出现塑性应变；曲率半径为2000m时，塑性应变区域沿轴向快速发展，且塑性应变量已达1.5cm，此时管道已有可能出现裂缝；而曲率半径为800m时，塑性应变区域进一步扩大，已超过管长长度的一半，且最大塑性应变量已达5cm，这意味着管道即使在没有顶力的情况下，也随时存在开裂的危险。由此可见，如焊接式钢顶管曲线顶进的曲率半径过小，对工程及施工人员的安全是致命的。
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