Mô phỏng quá trình tạo hình ống thép nhồi bê tông cho cầu vòm

Luận văn thạc sĩ ĐH QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐOÀN MINH THUẬN Đề tài : MƠ PHỎNG Q TRÌNH TẠO HÌNH ỐNG THÉP NHỒI BÊ TƠNG CHO CẦU VỊM CHUN NGÀNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH - 07 / 2011 Trang i Luận văn thạc sĩ ĐỀ TÀI ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Tường Long ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét : ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… Cán chấm nhận xét : ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ : HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA Ngày ……… tháng …….năm …… Trang ii Luận văn thạc sĩ ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo - TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp HCM, ngày 01 tháng 07 năm 2011 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: ĐOÀN MINH THUẬN Giới tính : Nam Ngày, tháng, năm sinh : Nơi sinh : Trà Vinh Chuyên ngành : 26/07/1979 Cơng nghệ Chế tạo máy Khố : 2009 1.TÊN ĐỀ TÀI: Mơ q trình tạo hình ống thép nhồi Bê tơng cho cầu vịm 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: * Tổng quan tình hình nghiên cứu ống thép nhồi bê tơng cho cầu vịm * Khảo sát thay đổi chiều dày ống, bán kính uốn góc uốn q trình gia cơng biến dạng dẻo ống thép máy uốn trục từ mơ hình máy uốn nhỏ mơ hình máy uốn lớn, trường hợp ống thép chưa nhồi bê tông * Ảnh hưởng bán kính uốn dẫn đến tượng biến dạng mặt cắt ngang thay đổi độ dày ống độ ơvan q trình uốn ống * Ảnh hưởng góc uốn đến tượng springback góc springback trình uốn ống thép * Đề xuất qui trình gia cơng ống thép nhồi bê tơng cho cầu vòm máy uốn trục 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 14 – 02 – 2011 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 01 – 07 – 2011 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS NGUYỄN TƯỜNG LONG Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) TS Nguyễn Tường Long PGS TS Phạm Ngọc Tuấn Trang iii Luận văn thạc sĩ TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong luận văn trình bày q trình mơ ảo phương pháp phần tử hữu hạn biến dạng lớn, thơng qua chương trình ANSYS/LS-DYNA mơ thực mơ hình máy uốn trục Cơng ty TNHH Nguyễn Trình Trà Vinh mơ hình máy uốn trục từ cơng trình nghiên cứu Đặng Đức Độ cầu vòm ống thép nhồi bê tơng cho Cầu Cơng Lý – Tp.HCM Q trình tính tốn mơ theo trường hợp ống thép chưa nhồi bê tông, tập trung vào nội dung sau: * Tổng quan tình hình nghiên cứu ống thép nhồi bê tơng cho cầu vịm * Khảo sát thay đổi chiều dày ống, bán kính uốn góc uốn q trình gia cơng biến dạng dẻo ống thép máy uốn trục từ mô hình máy uốn nhỏ mơ hình máy uốn lớn * Ảnh hưởng bán kính uốn dẫn đến tượng biến dạng mặt cắt ngang thay đổi độ dày ống độ ơvan q trình uốn ống * Ảnh hưởng góc uốn đến tượng springback góc springback q trình uốn ống thép * Đề xuất qui trình gia cơng ống thép nhồi bê tơng cho cầu vịm máy uốn trục Các kết cho thấy trình uốn ống mặt (ngoài) ống chịu ứng suất kéo mặt chịu ứng suất nén Nguyên nhân dẫn đến ống bị mỏng thành dày lên thành sau uốn Mặt khác, cho thấy mặt mặt ống vị trí uốn có xu hướng tiến dần đến đường trung hòa để giảm độ giãn căng kéo dẫn đến tượng ôvan Hơn nữa, tượng springback tăng tuyến tính với bán kính uốn, bán kính uốn tăng làm cho biến dạng tối đa dầm giảm Do đó, springback gây lớn tượng biến cứng xảy nhỏ Cuối cùng, thay đổi độ dày ống từ phân tích phần tử hữu hạn kết thực nghiệm cho kết gần giống Trang iv Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cơ Bộ mơn Cơ khí chế tạo máy, Khoa Cơ khí, Trường Đại học Bách khoa Tp.HCM tận tình giảng dạy hỗ trợ em trình học tập lúc thực luận văn Xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn TS Nguyễn Tường Long thuộc Bộ môn Cơ Kỹ Thuật, Khoa Khoa học Ứng dụng, Trường ĐHBK Tp.HCM quan tâm, hướng dẫn, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành luận văn Cũng xin chân thành cảm ơn KS Trần Thái Dương phịng Tính tốn Cơ học thuộc Bộ mơn Cơ Kỹ Thuật, Khoa Khoa học Ứng dụng, Trường ĐHBK Tp.HCM hỗ trợ giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi suốt trình thực luận văn Cuối xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học thực luận văn Tp.HCM, ngày 01 tháng 07 năm 2011 Học viên thực Đoàn Minh Thuận Trang v Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ luận văn iii Tóm tắt luận văn iv Lời cảm ơn v Mục lục vi Danh mục hình vẽ bảng biểu vii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Những hư hỏng trình uốn ống 1.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 10 1.4 Giới thiệu đề tài: 18 1.5 Phương pháp phương tiện nghiên cứu 19 1.6 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 20 1.7 Kết luận 21 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN CHO BÀI TOÁN BIẾN DẠNG DẺO ỐNG THÉP 22 2.1 Giới thiệu 22 2.2 Kết từ nghiên cứu trước [25] 22 2.3 Tính tốn thơng số trình uốn 24 2.4 Springback 25 2.5 Biến dạng mặt cắt ngang 28 2.6 Phương pháp phần tử hữu hạn 31 2.7 Kết luận 34 CHƯƠNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM MÁY UỐN ỐNG THÉP BA TRỤC TẠI TRÀ VINH 35 3.1 Mơ hình máy uốn Trà Vinh 35 3.2 Nguyên lý làm việc máy uốn ống thủ công 35 3.3 Mơ hình thí nghiệm 36 3.4 Mơ hình mơ 39 3.5 Kết đo thí nghiệm 42 3.6 Kết mô nhận xét 44 3.7 Ứng xử Springback 52 3.8 Kiểm tra đường tên ống sau uốn 55 Trang vi Luận văn thạc sĩ 3.9 Kết luận 55 CHƯƠNG MƠ PHỎNG Q TRÌNH TẠO HÌNH ỐNG THÉP NHỒI BÊ TƠNG CHO CẦU VỊM 56 4.1 Mơ hình máy uốn thực tế 56 4.2 Nguyên lý làm việc máy uốn ống thủ công 57 4.3 Mơ hình hóa máy uốn thủ cơng ANSYS/LS-DYNA 57 4.4 Quá trình mô 65 4.5 Kết luận 76 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 5.1 Kết luận 77 5.2 Kiến nghị 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Trang vii Luận văn thạc sĩ DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1 Sơ đồ uốn quay.[3] Hình Trước sau uốn ép.[3] Hình 1.3 Sơ đồ phương pháp uốn ấn Hình 1.4 Sơ đồ phương pháp uốn lăn [4] Hình 1.5 Chiều dày ống thay đổi trình uốn Hình 1.6 Ống bị nhăn trình uốn [18] Hình 1.7 Ống bị biến dạng mặt cắt ngang Hình 1.8 Ống bị springback [22] Hình 1.9 a Sơ đồ máy uốn trục Hình 1.9b Q trình uốn hồn thành Hình 1.10 Cầu Ông Lớn 10 Hình 1.11 Ống thép nguyên gia công máy uốn trục 16 Hình 1.12 Cầu Cơng Lý – Nguyễn Văn Trỗi Tp.HCM 18 Hình 2.2 Hiện tượng Springback 23 Hình 2.3 Biểu đồ biến dạng 24 Hình 2.4 Sơ đồ máy uốn trục 25 Hình 2.5 Quá trình uốn quay Springback sau dỡ tải 25 Hình 2.6 Góc Springback ∆θ góc uốn θ 26 Hình 2.7 Ảnh hưởng hệ số bền vào góc Springback 27 Hình 2.8 Ảnh hưởng hệ số độ cứng vào góc Springback 27 Hình 2.9 Đặc tính mặt cắt ngang 28 Hình 2.10 Phân bố ứng suất trình uốn 29 Hình 2.11 Mối liên hệ chiều dày ống thay đổi góc uốn 30 Hình 2.12 Biến dạng mặt cắt ngang 30 Hình 2.13 Giải thuật Newton-Rhapson 31 Hình 2.14 Vector vị trí chuyển động vật thể 32 Hình 2.15 Phân cực biến dạng cắt 33 Hình 3.1 Máy uốn trục thủ công Trà Vinh 35 Hình 3.2 Máy uốn nguội trục thủ công 36 Hình 3.3 Điều chỉnh khoảng cách lăn 37 Hình 3.4 Gá đặt chi tiết ống máy 37 Hình 3.5 Kiểm tra ban đầu trước điều chỉnh lăn 38 Hình 3.6 Điều chỉnh lăn xuống 38 Hình 3.7 Chi tiết ống sau uốn 39 Hình 3.8 Mơ hình hình học máy uốn 39 Hình 3.9 Mơ hình vật liệu đàn dẻo 40 Hình 3.10 Phần tử SHELL163 41 Hình 3.11 Mơ hình tiếp xúc phận 42 Hình 3.12 Ống cố định lại để kiểm tra 42 Hình 3.13 Tiến hình kiểm tra đường tên vạch 43 Hình 3.14 Biểu đồ kiểm tra đường tên sau đo đạc thực nghiệm 43 Trang viii Luận văn thạc sĩ Hình 3.15 Mặt cắt ngang ống 45 Hình 3.16 Mơ hình FE cho R = 664 mm t =1.9 mm 45 Hình 3.17 Mơ hình FE cho R = 664 mm t = 1.9 mm 45 Hình 3.18 Giá trị biến dạng tương đương lớn với bán kính uốn thay đổi 46 Hình 3.19 Thành mỏng thành dày bán kính uốn thay đổi 47 Hình 3.20 Kết so sánh phương pháp số, FEM thực nghiệm 48 Hình 3.21 Phân bố độ dày ống trình uốn 48 Hình 3.22 Độ ơvan bán kính uốn thay đổi 49 Hình 3.23 Biến dạng mặt cắt ngang 50 Hình 3.24 So sánh mặt cắt ngang kết mơ kết thực nghiệm 50 Hình 3.25 Kích thước mặt cắt ngang 51 Hình 3.26 Sự phân bố biến dạng chiều dày t = 1.9 mm góc uốn 450 51 Hình 3.27 Giá trị biến dạng tương đương lớn góc uốn thay đổi 52 Hình 3.28a Springback góc uốn 170 52 Hình 3.28b Springback góc uốn 330 53 Hình 3.28c Springback góc uốn 450 53 Hình 3.28d Springback góc uốn 730 53 Hình 3.29 Góc springback thay đổi theo bán kính uốn 54 Hình 3.30 So sánh kiểm tra đường tên kết đo thủ công kết mơ 55 Hình 4.1 Máy uốn trục thủ công [25] 56 Hình 4.2 Mơ hình ống 57 Hình 4.3 Biểu đồ mẫu thí nghiệm kéo vật liệu thép có chiều dày t = 8mm 59 Hình 4.4 Biểu đồ mẫu thí nghiệm kéo vật liệu thép có chiều dày t = 10mm 59 Hình 4.5 Biểu đồ mẫu thí nghiệm kéo vật liệu thép có chiều dày t = 12mm 60 Hình 4.6 Đồ thị S – e cho thấy ứng suất độ biến dạng kỹ thuật 61 Hình 4.7 Đồ thị σ – ε cho thấy ứng suất độ biến dạng thật 62 Hình 4.8 Mơ hình vật liệu đàn dẻo 64 Hình 4.9 Phần tử SHELL163 64 Hình 4.10 Mơ hình tiếp xúc phận 65 Hình 4.11 Giai đoạn lăn số di chuyển xuống h = 100mm 66 Hình 4.12 Giai đoạn lăn số di chuyển xuống h = 290mm 66 Hình 4.13 Độ dày ống thay đổi theo đường kính ống 68 Hình 4.14 Độ ơvan thay đổi theo đường kính ống 68 Hình 4.15 Giá trị biến dạng tương đương lớn thay đổi theo đường kính ống 69 Hình 4.16 Góc springback thay đổi theo đường kính ống 69 Hình 4.17 Phân bố biến dạng tương đương cuối giai đoạn 1(h = 100mm) 70 Hình 4.18 Phân bố biến dạng tương đương cuối giai đoạn 4(h = 290mm) 70 Hình 4.19 Thành mỏng thành dày bán kính uốn thay đổi 71 Hình 4.20 Phân bố biến dạng bán kính uốn thay đổi 71 Hình 4.21 Phân bố độ dày ống trình uốn 72 Hình 4.22 Độ ơvan bán kính uốn thay đổi 73 Hình 4.23a Góc springback bán kính uốn R = 76050mm 74 Hình 4.23b Góc springback bán kính uốn R = 47115mm 74 Trang ix Luận văn thạc sĩ Hình 4.23c Góc springback bán kính uốn R = 40950mm 74 Hình 4.23d Góc springback bán kính uốn R = 34590mm 75 Hình 4.24 Góc springback thay đổi theo bán kính uốn 75 Hình 4.25 Sự thay đổi bán kính uốn theo h 76 Bảng 2.1 Số liệu vật liệu 22 Bảng 2.2 Cấp lực uốn ống 23 Bảng 3.1 Kích thước hình học 36 Bảng 3.2 Thông số vật liệu ống 40 Bảng 3.3 Mơ hình tiếp xúc phận 41 Bảng 3.4 Kết kiểm tra đường tên 43 Bảng 4.1 Kích thước hình học 57 Bảng 4.2 Kết thử nghiệm 60 Bảng 4.3 Thông số vật liệu ống 63 Bảng 4.4 Mô hình tiếp xúc phận 65 Bảng 4.5 So sánh tượng cho đường kính ống khác 67 Bảng 5.1 So sánh tượng cho đường kính ống khác 78 Trang x Luận văn thạc sĩ Tiến hành mô theo trường hợp bảng 4.5 điều chỉnh lăn số theo giai đoạn Bảng 4.5 So sánh tượng cho đường kính ống khác STT Hiện tượng Biến dạng tương đương lớn Độ ơvan (%) Biến dạng thành mỏng (%) Góc springback (độ) D219x6.3 D355x7.1 850E-03 1.58E-02 2.126771 2.794211 1.095368 1.319784 1.835 1.106 D406x8 D508x1 1.83E- 3.09E- 02 02 3.06624 3.60940 1.51900 1.86047 1 0.927 0.658 Kết mô cho thấy chiều dày ống thay đổi chuyển vị h = 290 mm đường kính ống thay đổi bảng 4.5 Khi đường kính ống tăng thành mỏng thành dày tăng Kết cho thấy trường hợp đường kính ống D = 408mm độ ơvan 3.1% D = 508mm độ ơvan tăng lên 3.6% Như vậy, biến dạng ôvan tăng tuyến tính theo đường kính ống Trang 67 Luận văn thạc sĩ Wall thinning % 1.8 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 D 200 300 400 500 Thickening Hình 4.13 Độ dày ống thay đổi theo đường kính ống % 3.8 3.6 3.4 Độ ovan 3.2 2.8 2.6 2.4 2.2 D 200 250 300 350 400 450 500 Hình 4.14 Độ ơvan thay đổi theo đường kính ống Trang 68 550 Luận văn thạc sĩ Ɛeqv max 3.50E-02 3.00E-02 2.50E-02 2.00E-02 1.50E-02 1.00E-02 5.00E-03 0.00E+00 D 200 250 300 350 400 450 500 550 Hình 4.15 Giá trị biến dạng tương đương lớn thay đổi theo đường kính ống Kết mơ cho thấy giá trị biến dạng tương đương lớn thay đổi theo đường kính ống Góc Springback 1.9 1.7 1.5 1.3 1.1 0.9 0.7 0.5 200 250 300 350 400 450 500 550 Hình 4.16 Góc springback thay đổi theo đường kính ống Trang 69 D Luận văn thạc sĩ Kết mơ cho thấy đường kính ống lớn trị biến dạng tương đương lớn nên góc springback giảm tượng biến cứng xảy trình uốn lớn 4.4.1 Biến dạng ống sau uốn Hình 4.17 Phân bố biến dạng tương đương cuối giai đoạn 1(h = 100mm) Hình 4.18 Phân bố biến dạng tương đương cuối giai đoạn 4(h = 290mm) Trang 70 Luận văn thạc sĩ Từ kết mô trước cho thấy uốn với bán kính uốn nhỏ giá trị biến dạng tương đương lớn Trường hợp biến dạng sau uốn giai đoạn cho thấy h = 100 mm ta bán kính uốn R = 76050 mm giá trị biến dạng tương đương lớn 0.021 (Hình 4.17) trường hợp giai đoạn h = 290 mm, R = 34590 mm giá trị biến dạng tương đương lớn 0.033 (Hình 4.18) Như vậy, giá trị biến dạng tương đương tăng bán kính uốn giảm 4.4.2 Thay đổi chiều dày sau uốn % Wall thinning- Thickening 34000 44000 54000 64000 74000 R Thinning Thickening Hình 4.19 Thành mỏng thành dày bán kính uốn thay đổi Ɛeqv max 3.40E-02 3.20E-02 3.00E-02 2.80E-02 2.60E-02 2.40E-02 2.20E-02 2.00E-02 34000 44000 54000 64000 74000 R Hình 4.20 Phân bố biến dạng bán kính uốn thay đổi Trang 71 Luận văn thạc sĩ Trong trình uốn chi tiết ống uốn cong với bán kính uốn R ứng suất kéo sinh mặt (ngoài) ứng suất nén sinh mặt (trong) ống Do đó, ống mỏng mặt dày lên mặt dưới, thay đổi chiều dày ống uốn với bán kính uốn R = 34590 mm chiều dày t = 10 mm (Hình 4.19) Khi bán kính uốn R = 34590 mm thành mỏng 1.9% thành dày 2.9% Nhưng tăng bán kính uốn lên giá trị biến dạng giảm thay đổi độ dày thành ống giảm Vì vậy, bán kính uốn thay đổi độ dày ống thay đổi (Hình 4.19) Hình 4.21 Phân bố độ dày ống trình uốn Khi ứng suất kéo sinh lớn biến dạng thành ống xảy nhiều Sự phân bố chiều dày thành ống trình uốn ống với bán kính uốn R = 664 mm, chiều dày ống t = 1.9 mm cho thấy màu xanh biến dạng thành mỏng màu đỏ biến dạng thành dày (Hình 4.21) Trang 72 Luận văn thạc sĩ 4.4.3 Độ ôvan sau uốn Kết mô cho thấy uốn với bán kính uốn nhỏ tượng biến dạng mặt cắt ngang (ơvan) lớn Trường hợp bán kính uốn R = 34590 mm chiều dày ống t = 10 mm cho thấy độ ôvan 3.6% giảm dần bán kính uốn tăng lên (Hình 4.22) Vì vậy, bán kính uốn nhỏ biến dạng ôvan lớn ngược lại Từ kết mô ảo mô thực (3%) cho thấy biến dạng ôvan gần giống Độ ovan % 3.9 3.8 3.7 3.6 3.5 3.4 3.3 3.2 3.1 34000 44000 54000 64000 74000 R Hình 4.22 Độ ơvan bán kính uốn thay đổi 4.4.4 Ứng xử Springback Kết mô cho thấy q trình uốn ống với bán kính uốn khác góc springback thay đổi theo bán kính uốn Sau dỡ tải góc springback thay đổi theo bán kính uốn R = 76050mm, 47115mm, 40900mm 34590 mm (Hình 4.23a,b,c,d) Trang 73 Luận văn thạc sĩ Hình 4.23a Góc springback bán kính uốn R = 76050mm Hình 4.23b Góc springback bán kính uốn R = 47115mm Hình 4.23c Góc springback bán kính uốn R = 40950mm Trang 74 Luận văn thạc sĩ Hình 4.23d Góc springback bán kính uốn R = 34590mm Thực tế cho thấy tăng bán kính uốn tổng giá trị biến dạng tương đương giảm (Hình 4.20) Vì biến dạng vượt giới hạn đàn hồi chi tiết ống chuyển sang vùng biến dạng dẻo Hơn nữa, biến dạng dẻo cao tượng biến dạng hóa cứng xảy nhiều Do đó, chi tiết ống chịu uốn với bán kính uốn nhỏ có giá trị biến dạng cao với biến dạng hóa cứng lớn hơn, độ bền học ống uốn cao tượng Springback xảy sau dỡ tải Góc Springback 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 34000 44000 54000 64000 74000 R Hình 4.24 Góc springback thay đổi theo bán kính uốn Trang 75 Luận văn thạc sĩ Vì vậy, ống uốn với bán kính uốn nhỏ tượng Springback nhỏ Có thể thấy góc springback thay đổi gần tuyến tính với R Biểu đồ giúp ta dự đốn góc uốn cần thiết (lượng di chuyển h lăn 2), giúp trình gia cơng xác hơn, tiết kiệm thời gian đo đạc, kiểm tra đường tên gá Ta thấy trình uốn, tương quan h R có sai lệch so với cơng thức (2.1) Tuy nhiên, bán kính uốn cuối R = 34590 mm, có giá trị xấp xỉ với giá trị tính theo công thức (2.1) yêu cầu thực tế (R = 34630 mm) gần giống Như kết mơ cho thấy, thay đổi góc springback phụ thuộc vào thay đổi h Bán kính uốn 79000 74000 69000 64000 59000 54000 49000 44000 39000 34000 50 100 150 200 250 300 h Hình 4.25 Sự thay đổi bán kính uốn theo h 4.5 Kết luận Qua kết mô nhiều trường hợp uốn với bán kính uốn R = 76050mm, 47115mm, 40950mm 34590mm ứng xử springback, góc springback biến dạng mặt cắt ngang khác Như kết luận thấy để đạt R mong muốn, cần di chuyển lăn theo trình tự giai đoạn Nếu thay đổi h lớn lần gia tăng gây biến dạng không mong muốn cho ống (nhăn, độ ôvan cao, góc springback tăng bất thường…) q trình uốn bị móp ống R khơng đạt u cầu Trang 76 Luận văn thạc sĩ CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Qua trường hợp mơ ảnh hưởng bán kính uốn đến q trình gia cơng biến dạng dẻo ống thép máy uốn trục từ mơ hình thực nghiệm nhỏ trường hợp mơ ảnh hưởng đường kính ống cho toán thực tế luận văn đạt kết sau: • Đã khảo sát nhân tố ảnh hưởng q trình uốn như: bán kính uốn, góc uốn, ma sát lăn vật gia công Sử dụng công cụ ANSYS để khảo sát ảnh hưởng bán kính uốn góc uốn đến q trình dự đốn tượng springback biến dạng mặt cắt ngang kiểm chứng lại từ thí nghiệm uốn thực nghiệm mơ hình nhỏ tiến hành mơ cho tốn thực tế • Các kết cho thấy trình uốn ống mặt (ngoài) ống chịu ứng suất kéo mặt chịu ứng suất nén Nguyên nhân dẫn đến ống bị mỏng thành dày lên thành sau uốn Mặt khác, cho thấy mặt mặt ống vị trí uốn có xu hướng tiến dần đến đường trung hòa để giảm độ giãn căng kéo dẫn đến tượng ơvan • Hiện tượng Springback tăng tuyến tính với bán kính uốn, bán kính uốn tăng làm cho biến dạng tối đa dầm giảm Do đó, Springback gây lớn tượng biến cứng xảy nhỏ • So sánh thay đổi độ dày ống từ phân tích phần tử hữu hạn, phương pháp số kết thực nghiệm cho kết gần giống Như vậy, việc mô hình hố đưa kết dựa thay đổi thông số vật liệu: Đường kính ống, chiều dày, loại vật liệu, bán kính uốn Qua biết ảnh hưởng chúng đến qua trình gia cơng biến dạng dẻo Đồng thời dự đoán tượng springback biến dạng mặt cắt ngang xảy Trang 77 Luận văn thạc sĩ thơng số q trình (thơng số dụng cụ uốn, thơng số hình học vật liệu) vượt giới hạn cho phép Kết luận văn cung cấp cho việc gia cơng chế tạo vịm ống thép vấn đề hữu ích dự đốn tượng springback biến dạng mặt cắt ngang cho bán kính uốn thay đổi đường kính ống khác (Bảng 6.1) Loại bỏ hoàn toàn phương pháp thử - sai tiết kiệm chi phí đáng kể q trình gia cơng biến dạng dẻo ống Bảng 5.1 So sánh tượng cho đường kính ống khác STT Hiện tượng D219x6.35 D355x7.14 D406x8 D508x10 Biến dạng tương đương lớn 850E-03 1.58E-02 1.83E-02 3.09E-02 Độ ôvan (%) 2.126771 2.794211 3.066243 3.609402 Biến dạng thành mỏng (%) 1.095368 1.319784 1.519001 1.860471 Góc springback (độ) 1.835 1.106 0.927 0.658 5.2 Kiến nghị Sau trình nghiên cứu đề xuất hướng nghiên cứu tương lai sau: • Nghiên cứu cấu tạo khả làm việc kết cấu ống thép nhồi bê tơng • Nghiên cứu sử dụng áp suất trình gia công biến dạng để giảm tượng biến dạng mặt cắt ngang • Nghiên cứu lý thuyết điều khiển để hồn chỉnh mơ hình hệ thống cấp phơi tự động • Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm hệ thống cấp phôi tự động Trang 78 Luận văn thạc sĩ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Zhan, M.; Yang, H.; Jiang, Z.Q.; Zhao, Z.S.; Y.: A Study on a 3D-FE Simulation Method of the NC Bending Process of Thin-Walled Tube, Journal of Materials Processing Technology, 129 (2002), pp 273-276 [2] Kervick, R.J., and Springborn, R.K., 1966, Cold Bending and Forming Tube and Other sections, American Society of Tool and Manufacturing Engineers, Dearborn, MI [3] The Principles of Tube Bending, Retrieved 02.09.2007, from Summo Manufacturing: http://www.summo.com/technology.htm [4] Semiatin, S.M.: Forming and Forging Volume 14-9th Edition Meatls Handbook, ASM International 1988, pp 1499-1451 [5] Brazier, L.G., 1927, “On the Flexure of Thin Cylindrical Shells and Other sections”, Proceedings of the Royal Society of London, 116 pp, 104-114 [6] Edmundo Corona, A simple analysis for bend-stretch forming of aluminum extrusions, International Journal of Mechanical Sciences, Volume 46, Issue 3, March 2004, Pages 433-448 [7] A.H Clausen, O.S Hopperstad, M Langseth, Int J Mech Sci 43 (2001) 427453 [8] Tang, N.C.: Plastics-Deformation Analysis in Tube Bending, International Journal of Vessels and Piping, 77 (2000), pp 751-759 [9] Wang, J.Agarwal, Tube Bending Under Axial Force and Internal Pressure, Journal of Manufacturing Science and Engineering, 128 (2006), pp 598-605 [10] Pan and Stelson, 1995, “On the Plastic Deformation of a Tube During Bending”, Journal of Engineering for Industry, 117, pp 494-500 [11] M Strano, Int J Adv Manuf Technology 26 (2005) 733-740 [12] Dyau, J.Y., and Kyriakides, S., (1992), “On the Response of Elastic-Plastic Tubes Under Combined Bending and Tension,” Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering, 114, pp.50-62 Trang 79 Luận văn thạc sĩ [13] Miller, J.E., Kyriakides, S., Bastard, A.H., 2001, “On Bend-Stretch Forming of Aluminum Extruded Tubes - I,II: Experiments,” International Journal of Mechanical Sciences, 43(5), pp 1283-1317, pp 1319-1338 [14] Zhu, H., and Stelson, K.A., 2002, “Distortion of Rectangular Tubes in Stretch Bending,” Journal of Manufacturing Science and Engineering, 124, pp 886-890 [15] V.A.Ceclan, G.Achimas, L.Lazalescu, F.M.Groze, Finite Element Simulation of Tubes Press Bending Process, Department of Manufacturing Engineering, Faculty of Machine Building B-dul Muncii 103-105, RO-400461 Cluj-Napoca, Rumania [16] Da-Xin E, Hua-hui He, Xiao-yi Liu and Ru-Xin Ning “ Springback deformation in tube bending”, School of Materials Science and Engineering, Beijing Institute of Technology, 100081, China (Received 2008-07-13) [17] H Li a,b, H Yang a,*, J Yan a, M Zhan a “Numerical study on deformation behaviors of thin-walled tube NC bending with large diameter and small bending radius”, School of Materials Science, State Key Laboratory of Solidification Processing, Northwestern Polytechnical University, Xi’an, 710072, PR China [18] He Yang*, Yan Lin, “Wrinkling analysis for forming limit of tube bending processes”, College of Materials Science and Engineering, Northwestern Polytechnical University, P.O Box 542, Xi’an 710072, PR China [19] Y He, G.Rui-jie, Z Mei, L Heng “Effect of fictions on cross section quality of thin-walled tube NC Bending”, College of Materials Science and Engineering, Northwest Polytechnic University, Xi’an 10072, China [20] Stelson, K.A., and Lou, H., 1995, “Tolerance Analysis of Three-dimensional Tube Bending: Worst Case and Statistical Methods,” Transactions of NAMRI [21] Li, H.Z., Fagerson, R., and Stelson, K.A., 1994, “A Method of Adaptive Control of Rotary-draw Thin-walled Tube Bending with springback Compensation”, Transactions of NAMRI, SME, XXII, pp 25-28 [22] Zhan, M.; Yang, H.; Huang, H.; Gu, R.: “Springback Analysis of Numerical Control Bending of Thin Walled Tube Using Numerical Analytic Method”, Journal of Materials Processing Technology, 117 (2006), pp.197-201 Trang 80 Luận văn thạc sĩ [23] Zhan, M.; Yang, H.; Jiang, Z.Q; Zhao, Z.S; Lin, Y.: “A study on a 3D-FE Simulation Method of the NC Bending Process of Thin-Walled Tube”, Journal of Material Processing Technology, 129 (2002); pp.273-276 [24] Lee, H.; Van Tyne, C.J; Field, D.: “Finite Element Bending Analysis of oval Tubes Using Rotary Draw benden for Hydroforming Applications”, Journal of Material Processing Technology 168 (2005); pp.327-335 [25] Lê Thị Bích Thủy-Đặng Đức Độ “Nghiên cứu cơng nghệ chế tạo vòm xây dựng cầu vòm ống thép nhồi Bê tơng” Tạp chí giao thơng vận tải 1+2/2008 [26] Nguyễn Vũ Lực, Trần Thái Dương, Nguyễn Tường Long “Khảo sát ảnh hưởng tỷ số D/t trình gia công biến dạng dẻo phương pháp phần tử hữu hạn” Hội nghị KHCN Cơ khí chế tạo lần thứ [27] H Li, H Yang*, M Zhan, R.J Gu, A new method to accurrately obtain wrinkling limit diagram in NC bending process of thin-walled tude with large diameter under different loading paths, Journal of Materials Processing Technology 177 (2006) 192 – 196 [28] Yang He *, Yan Jing, Zhan Mei, Li Heng, Kou Yongle , 3D numerical study on wrinkling characteristics in NC bending of aluminum alloy thin-walled tubes with large diameters under multi-die constraints, College of Materials Science and Engineering, State Key Laboratory of Solidification Processing, Northwestern Polytechnical University, P.O Box 542, Xi’an 710072, China [29] Lý thuyết dẻo kỹ thuật – Trương Tích Thiện - Nhà xuất Khoa học kỹ thuật 2006 [30] Nguyễn Lương Dũng Giáo trình Biến dạng kim loại ĐHBK TP.HCM, 1993 [31] ANSYS, Inc Theory Reference [32] ANSYS/LS-DYNA User’s Guide [33] S.Baudina, P.Rayb, B.J Mac Donaldb, M.S.J Hashmib, Development of a novel method of tube bending using finite element simulation, Journal of Material Processing Technology 153 – 154 (2004) 128 – 133 Trang 81 ... Cơng nghệ Chế tạo máy Khố : 2009 1.TÊN ĐỀ TÀI: Mơ q trình tạo hình ống thép nhồi Bê tơng cho cầu vịm 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: * Tổng quan tình hình nghiên cứu ống thép nhồi bê tơng cho cầu vịm * Khảo... thay đổi độ dày ống độ ơvan q trình uốn ống * Ảnh hưởng góc uốn đến tượng springback góc springback q trình uốn ống thép * Đề xuất qui trình gia cơng ống thép nhồi bê tơng cho cầu vòm máy uốn trục... chương trình ANSYS/LS-DYNA mơ thực mơ hình máy uốn trục Cơng ty TNHH Nguyễn Trình Trà Vinh mơ hình máy uốn trục từ cơng trình nghiên cứu Đặng Đức Độ cầu vòm ống thép nhồi bê tông cho Cầu Công