金属管道瞬变电磁检测有限元分析

毕业设计（论文）题目：金属管道瞬变电磁检测有限元分析学院：专业名称：班级学号：学生姓名：指导教师：年月毕业设计（论文）任务书I、毕业设计(论文)题目：金属管道瞬变电磁检测有限元分析业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：原始资料：WTEM-1QII/GPS双道浅部瞬变电磁勘探系统说明书。设计要求：瞬变电磁法有简单易行、信息丰富、精度较高等优点，在很多方面得到了广泛应用；法有简单易行、信息丰富、精度较高、ANSYS软件为解决复杂的工程项目提供了一个良好的工作环境，更使人们从繁琐、单调的常规有限元编程中解脱出来，非常适合快速、有效地分析某些电力设备的电磁场。利用ANSYS软件建立瞬变电磁检测金属管道模型，检验仿真方法的正确性，分常适合快速、有效地分析某些电力设备的电磁场。析不同缺陷尺寸对仿真结果的影响，为瞬变电磁检测金属管道的机理提供依据。业设计(论文)工作内容及完成时间：1、资料收集，英文翻译，开题报告撰写3月09日-4月10日2、熟悉瞬变电磁法检测原理和特点4月11日-4月18日3、掌握瞬变电磁检测金属管道有限元分析方法4月19日-4月30日4、有限元分析、信号处理5月04日-5月15日5、分析方法改进5月16日-5月31日6、论文撰写与答辩6月01日-6月26日要参考资料：[1]张红松.ANSYS14.0电磁学有限元分析[M].北京：机械工业出版社，2013.[2]牛之琏.时间域电磁法原理[M].长沙：中南大学出版社，2007.[3]黄桂柏.瞬变电磁法在埋地钢质管道腐蚀检测中的应用[J].石油化工腐蚀与防护，2001,18(4):39-42.[4]徐凌华.基于有限单元法的二维/三维大地电磁正演模拟策略[J].物探化探计算技术,2009,31(5):421～425.[5]SwidinskyA.Thetransientelectromagneticresponseofaresistivesheet:Anextensiontothreedimensions[J].GeophysicalJournalInternational.2010,182(2):663～674. 金属管道瞬变电磁检测有限元分析学生姓名： 班级：指导老师：摘要：众所周知，金属管道已被广泛应用于石油、天然气、水等资源运输，但是随着管道使用年限的增金属管道的侵蚀已不可避免。侵蚀将会极大的缩短管道的使用年限。瞬变电磁法利用瞬变电磁手段评估金属管道的剩余壁厚，是一种建立在电磁感应原理基础上的时间域人工源电磁探测方法。因为瞬变电磁检测法具有简单易行、信息量丰富、耦合噪声小等优点，并可实现在役、非开挖检测，瞬变电磁检测法已经被越来越多的应用于埋地金属管道检测。ANSYS是专业的有限元分析软件，其功能强大在多领域多变工程问题的求解有着广泛的应用。它可以非常方便的对各种实际中的工程问题进行建模和求解，并可以直观地体现目前还不易观测、任何试验都无法看到的发生在构造内部的一些物理现象，且ANSYS的仿真结果与实际十分接近，于是可以利用ANSYS仿真瞬变电磁法对金属管道的检测，为瞬变电磁检测金属管道的机理提供依据。关键词：瞬变电磁检测，金属管道，有限元分析，ANSYS指导老师签名：MetalpipesFiniteElementAnalysisofTransientElectromagneticDetectionStudentname: Class:Supervisor:Abstract:Asweallknow,themetalpipehasbeenwidelyusedinpetroleum,naturalgas,water,transportationandotherresources,butwiththeageincreasepipelinecorrosionofmetalpipeshavebeeninevitable.Erosionwillgreatlyshortenthelifeofthepipeline.TEMmethodusingtransientelectromagneticmeanstoassesstheremainingwallthicknessofmetalpipes,isbasedontheprincipleofelectromagneticinductiontimedomainelectromagneticmethodfordetectinganartificialsourceestablishment.Becausetransientelectromagneticdetectionmethodissimple,informative,couplingnoise,etc.,andcanbeimplementedin-service,non-excavationdetection,transientelectromagneticdetectionmethodhasbeenusedmoreandmoreburiedmetalpipingtesting.ANSYSisaprofessionalfiniteelementanalysissoftware,itspowerfulandvariedinmanyfieldsofengineeringproblemstosolvewithawiderangeofapplications.Itcanbeveryconvenientforavarietyofpracticalengineeringmodelingandsolvingproblems,andcanbedirectlyreflectedyeteasyobservation,wecannotseeanytrialtakesplaceintheinternalstructureofanumberofphysicalphenomena,andANSYSsimulationresultsoftheactualveryclose,soyoucanuseANSYSsimulationoftransientelectromagneticmethodtodetectmetalpipes,providethebasisforthemechanismoftransientelectromagneticdetectionofmetalpipes.Keywords:TransientElectromagneticmethod,Metalpipes,FiniteElementAnalysis，ANSYSSignatureofSupervisor:目录TOC\o"1-3"\h\u13231绪论57061.1瞬变电磁检测发展及研究现状 （一、选题的依据及意义：我国长输油气管道建设高峰期已经到来，长输油气管道通常采用大口径高压力管道，而压力管道以铸铁及钢质的埋地管道为主。然而埋地金属管道长期受到周围土壤腐蚀、杂散电流腐蚀等影响，导致埋地金属管道时常有穿孔现象发生，管道穿孔会导致油气泄漏，油气泄漏容易造成火灾；燃气泄漏容易引起爆炸，这就会威胁到人们的生命财产安全，造成环境污染，后果非常严重。另外由于维修所带来的材料和人力上的浪费、停工停产所造成的损失都十分巨大。现代金属管道运输起源于1865年在美国宾夕法尼亚州敷设的第一条输油管道。之后，油气资源的大力开发以及能源市场的剧增，使得管道运输在全世界范围内飞速发展。目前，管道输送是石油及天然气运输的主要支柱。然而长输油气管道及外部工况环境日益恶化，有些管线已经服役20年甚至更长的时间，导致集输管道腐蚀泄漏现象时有发生。据美国国家输送安全局统计，在美国输气干线和集气干线的泄漏事故中74%[1]是因腐蚀造成的，而美国45%的管道损坏是钢管外壁腐蚀引起的。1981~1987年，前苏联输气管道事故统计表明，总长约24万千米的管线上曾发生事故1210起，其中外腐蚀占全部事故的42.7%，内腐蚀占全部事故的2.4%。我国埋地金属管道的腐蚀问题也同样十分严峻。我国于1958年建设新疆克拉玛依至独山子第一条原油管道。50多年来，我国累计敷设油气输送管线约6万千米；各油田的油气集输管线约10万千米，管线遍布全国，已形成网络。至1990年，我国东部地区的输油管道事故中，因腐蚀造成的事故比例为事故总量的21.3%[2]，为所用管道事故中除了设备故障以外最主要的原因。1969年至1990年的21年间，四川输气管道事故中，腐蚀占事故总数的43.22%，是导致事故的首要原因。我国的中原油田自开发以来，因腐蚀造成的直接经济损失累计已达5亿元左右。胜利油田因腐蚀造成的直接经济损失每年约1亿元。因此，对埋地金属管道的腐蚀状况进行在役检测的研究具有重要的现实意义。然而，埋地金属管道腐蚀性检测技术水平的高低对延长管道的使用寿命以及保证工业生产的顺利进行有重要影响，因而对埋地金属管道检测技术也越来越受到人们的关注。但是，目前常规的无损检测技术无法实现不开挖、不停输的状态下检测埋地金属管道。比如：超声检测[3]在空气中衰减很快，检测时需要有耦合剂，如油或水等；射线检测有现场辐射，并且对被测试试件表面要求比较高，因而检测成本比较高，另外胶片的放置也存在很大的问题；磁粉检测[4]对被检试件外形和缺陷的形状的要求都较高，而检测精度不高，也只能检测管道表面或近表面缺陷。作为一种新兴的无损检测方法瞬变电磁检测法[5]，它是非接触式信号加载方式的检测技术，能够实现埋地金属管道不开挖、在役检测且简单易行、精度高、投资小、见效快，最适合检测单根金属管道，具有非常广阔的的应用前景。采用ANSYS有限元软件[6]模拟仿真的方式，研究埋地金属管道[7]~[9]的瞬变电磁场分布规律和管道腐蚀[10]对瞬变电磁场的影响特征，为埋地金属管道瞬变电磁法检测提供处理和解释的依据。二、有限元分析研究概况及发展趋势：“有限元单元法”这一名称是克拉夫（Clough）在1960年首先引用的。它是随着电子计算机的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。它虽然是50年代首先在连续体力学领域飞机结构静、动态特性分析中应用过的一种有效的数值分析方法，但是，由于它所依据理论的普遍性，已经能够成功地用来求解其它工程领域中的许多问题。随后很广泛的应用于求应力场、位移场、电磁场、温度场、流体场等连续性问题。涉及了很多的工程学科，如机械设计、声学、电磁学、岩土力学、流体力学等。“有限元”这个名词第一次出现，到今天有限元在工程上得到广泛应用，经历了五十多年的发展历史，理论和算法都已经日趋完善。有限元的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。

近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器，国防军工，船舶，铁道，石化，能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面：

增加产品和工程的可靠性；在产品的设计阶段发现潜在的问题；经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本；缩短产品投向市场的时间；模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费。国际上早在60年代初就开始投入大量的人力和物力开发有限元分析程序，但真正的CAE软件是诞生于70年代初期，而近15年则是CAE软件商品化的发展阶段，CAE开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，在大力推销其软件产品的同时，对软件的功能、性能，用户界面和前、后处理能力，都进行了大幅度的改进与扩充。这就使得目前市场上知名的CAE软件，在功能、性能、易用性、可靠性以及对运行环境的适应性方面，基本上满足了用户的当前需求，从而帮助用户解决了成千上万个工程实际问题，同时也为科学技术的发展和工程应用做出了不可磨灭的贡献。目前流行的CAE分析软件主要有NASTRAN、ADINA、ANSYS、ABAQUS、MARC、MAGSOFT、COSMOS等。MSC-NASTRAN软件因为和NASA的特殊关系，在航空航天领域有着很高的地位，它以最早期的主要用于航空航天方面的线性有限元分析系统为基础，兼并了PDA公司的PATRAN，又在以冲击、接触为特长的DYNA3D的基础上组织开发了DYTRAN。近来又兼并了非线性分析软件MARC,成为目前世界上规模最大的有限元分析系统。ANSYS软件致力于耦合场的分析计算，能够进行结构、流体、热、电磁四种场的计算，已博得了世界上数千家用户的钟爱。ADINA非线性有限元分析软件由著名的有限元专家、麻省理工学院的K.J.Bathe教授领导开发，其单一系统即可进行结构、流体、热的耦合计算。并同时具有隐式和显式两种时间积分算法。由于其在非线性求解、流固耦合分析等方面的强大功能，迅速成为有限元分析软件的后起之秀，现已成为非线性分析计算的首选软件。纵观当今国际上有限元软件的发展情况，可看出有限元软件的一些发展趋势：与CAD软件的无缝集成；更为强大的网格处理能力；由求解线性问题发展到求解非线性问题；由单一结构场求解发展到耦合场问题的求解；程序面向用户开放等。研究内容及实验方案：3.1研究内容：利用ANSYS有限元仿真软件对检测不同腐蚀程度的埋地金属管道建立二、三维模型。通过实验的方法对对人工加工腐蚀的金属管道用瞬变电磁法检测，得到实验的结果。将实验的结果与仿真的结果进行对比，若两者结果一致，则验证了仿真的结果是准确、可信的。3.2仿真软件3.2.1ANSYS仿真软件ANSYS软件由美国ANSYS公司开发，是目前世界上通用的、大型的并以有限元分析法为基础的CAE（Computer-aidedEngineering)软件。它由前处理模块、加载和求解模块以及后处理模块组成。ANSYS软件具有很好的兼容性，不论是PC机、工作站还是巨型计算机，ANSYS文件在其所有的产品系列和工作平台上都可以运行。它可以将结构、流体、电场、磁场、声场的分析融为一体，现在已经广泛应用于航空户在多领域多变工程问题的求解航天、土木工程、机械制造、水利水电工程等领域。3.2.2ANSYS软件仿真原理利用ANSYS软件作为仿真分析工具，建立不同壁厚缺陷的数学模型，对缺陷所产生的瞬变电磁信号进行分析。对比不同壁厚的缺陷的数学模型，为瞬变电磁检测的定量化研究分析提供依据。3.2.3ANSYS软件特点ANSYS软件的单元类型有100多种，方便用户模拟工程中的各种结构和材料。它具有功能极为强大的前后处理及计算分析能力，为解决复杂的工程项目提供了一个良好的工作环境，更使人们从繁琐、单调的常规有限元编程中解脱出来，非常适合快速、有效地分析某些电力设备的电磁场。ANSYS软件可分析以下类型的电磁场：二维静态、谐性和瞬态磁场分析；基于边界的三维静态、谐性和瞬态磁场分析以及基于节点的三维磁场分析[11]~[12]（静态、谐性和瞬态）电场分析，另外还有用于分析和计算电磁场或波辐射性能的高频电磁场分析。ANSYS可应用于电场分布、磁力线分布、电感、电容、磁通量密度、涡流、运动效应、力、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。3.3实验方案：瞬变电磁检测技术对不同壁厚的埋地金属管道具有辨别能力。在室内实验室采用两种规格的钢管进行模拟腐蚀缺陷，第一种采用铁磁性石油钢管作为研究对象；第二种采用两根普通的钢管组合而成，两根管道紧密放置在一起进行检测。采用瞬变电磁检测系统[13]~[16]对两种人工加工的管道进行检测，将实验的结果与仿真的结果进行对比，从而验证仿真的结果是否可信。3.3具体步骤：3.3.1查阅相关文献，了解国内外研究现状；3.3.2ANSYS仿真熟悉ANSYS仿真软件。配置ANSYS环境.仿真教程中的ANSYS分析案例，并得出正确结果埋地金属管道的二维模型在ANSYS软件中的仿真分析。对埋地金属管道建立二维模型。对仿真结果进行分析。（3）埋地金属管道的三维模型在ANSYS软件中的仿真分析。对埋地金属管道建立三维模型。对仿真的结果进行分析。（4）对二维或三维模型进行改进建立改进后的模型结论与分析3.3.3进行对比试验，验证仿真结果了解瞬变电磁检测系统并熟悉操作内容使用瞬变电磁检测系统检测两种不同腐蚀程度的金属埋地管道，得到实验结果。分析检测结果，得出结论：仿真的结果是可行的。四、目标、主要特色及工作进度4.1目标： 埋地金属管道瞬变电磁法检测是检测管道腐蚀程度的方法之一。该方法具有分辨率高、简单易行、信息丰富的优点，可实现在役、非开挖检测，但基础理论和资料的解释相对滞后，研究埋地金属管道瞬变电磁法检测的原理与方法，采用ANSYS有限元仿真软件对不同壁厚埋地金属管道瞬变电磁场进行数值计算，并通过实验验证数值计算结果，从而验证仿真的结果的准确、可信。4.2主要特色：瞬变电磁法有简单易行、信息丰富、精度较高等优点，在很多方面得到了广泛应用；ANSYS软件为解决复杂的工程项目提供了一个良好的工作环境，更使人们从繁琐、单调的常规有限元编程中解脱出来，非常适合快速、有效地分析某些电力设备的电磁场。利用ANSYS软件建立瞬变电磁检测金属管道模型，检验仿真方法的正确性，分析不同缺陷尺寸对仿真结果的影响，为瞬变电磁检测金属管道的机理提供依据4.3工作进度：03.09-03.20 资料收集，英文翻译，开题报告撰写03.21-04.15 熟悉瞬变电磁法检测原理和特点04.16-04.30 掌握瞬变电磁检测金属管道有限元分析方法05.04-05.15 有限元分析、信号处理05.16-05.31分析方法改进06.01-06.26论文撰写与答辩五、参考文献[1]黄桂柏.瞬变电磁法在埋地钢质管道腐蚀检测中的应用[J].石油化工腐蚀与防护2001,18(4):39-42[2]金虹.漏磁检测技术在我国管道腐蚀检测上的应用和发展[J].控制与测量，2003,1:43~46[3]MichaelJ.Quarry，JosephL.Rose.MultimodeGuidedWaveInspectionofPipingUsingCombTransducers[J].JournalofNondestructiveEvaluation.2003[4]VijayBabbar,LynannClapham.ResidualMagneticFluxLeakage:ApossibleToolforStudyingPipelineDefects[J].JournalofNondestructiveEvaluation.2003,22(4):117~125[5]牛之琏.时间域电磁法原理[M].长沙：中南大学出版社，2007.[6]张红松.ANSYS14.0电磁学有限元分析[M].北京：机械工业出版社,2013.[7]董绍华.管道完整性技术与管理[M].北京：中国石化出版社，2007.[8]愈蓉蓉，蔡志章.地下金属管道的腐蚀与防护[M].北京：石油出版社，1998.[9]徐凌华.基于有限单元法的二维/三维大地电磁正演模拟策略[J].物探化探计算术,2009,31(5):421～425.[10]何宏，江秀汉，李琳.国内外管道腐蚀检测技术的现状与发展[J].油气储运，2001,20(4):7~10.[11]鞠伟.磁法检测成像技术研究[D].南昌航空大学，2011[12]SwidinskyA.Thetransientelectromagneticresponseofaresistivesheet:Anextensiontothreedimensions[J].GeophysicalJournalInternational.2010,182(2):663～674.[13]郝延松.埋地管道腐蚀瞬变电磁法检测试验方法及数据处理研究[D].南昌航空大学,2013.[14]吴莉佳.瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀的ANSYS仿真[D].南昌航空大学,2013.[15]应征.土石坝隐患瞬变电磁检测方法研究[D].南昌航空大学大学,2011.[16]彭学文.双层管道瞬变电磁检测技术研究[D].南昌航空大学,2010.毕业设计文献翻译与原文题目：有限元分析交叉楔横轧学院：专业名称：班级学号：学生姓名：指导教师：年月外文资料翻译译文有限元分析交叉楔横轧卢布林大学机械部副教授兹比格涅夫·佩特

摘要：在有限元分析方法的基础上，楔横轧过程的三维力学模型已经发展的比较 成熟。例如包括应变分布，应变率，平均应力，轧制负荷组件等在内的数值模拟。 通过此楔横轧制过程模型手段，能够预测限制成型稳定的现象，即使失控打滑和 核心缩颈是可能的。卷筒锻造的轧件已经作为一种更先进的楔横轧制过程中的热 机械模型而呈现出来。关键词：交叉楔横轧，有限元分析，金属流动，实验。引言楔横轧过程包括产品的塑料成型，通过具有楔形形状的特点和固定在滚轴上或轧机上或凸或凹的平板的工具来完成的。楔横轧过程中形成的顺序主要取决于正在使用的工具的形状。一个典型的楔形模具（图1）包括下列区域：切割区域，拉伸区域，上浆区域。在切割区域，工具削减材料达到所需的深度Δh,逐步减少直径从d。到d。然后在拉伸区域更进一步地减少直径在楔板侧壁的影响下到达所要求的2l宽度。上浆区域是确保去除产生于过程前期的任何不想要的曲度。侧铣刀往往纳入后上浆区，以分开锻造部分的形变末端，或者铣刀在同时形成两个锻造件的情况下分离产品。成形角度α，扩散角度β，和相对的减少量δ是主要的楔横轧工艺参数。楔横轧过程应用于金属工业，主要用于形成拉长的产品，即阶梯轴或轴。此外这个过程通常被用于须完成锻压得锻造预型件的制造。在与传统的制造工艺相比，即加工，锻造，铸造，交叉楔横轧具有很多优点，特别是下面的：高效率，更好的材料利用率;产品的高强度参数;降低能源消耗;促进自动化和环境无害。尽管有这么多的优点，楔横轧工艺在工业条件一直没有广泛应用。原因主要是设计能够确保工艺平稳进行并且产品成型没有表面和内部的缺陷的刀具存在困难。因此，需要进一步开展调查研究，以确定的影响的跨楔横轧工艺的原因。在笔者的管理下，作为活动的结果进行了开展，一个新的两阶段的用于设计楔横轧过程的工具概念的已创建。在第一阶段，楔横轧的过程层建模方法的基础上，分析一系列流程案例，在假定目标函数上，选择一个最佳的变型。那么，最佳的变体是在第二阶段利用有限有限元方法，进行的详细分析。在本研究中，楔横轧过程的机械和热机械模型使用有限元方法进行了讨论。一些选定的数值模拟结果进行的理由商业软件包（MARC/AutoForge）已经提出。图1交叉楔横轧应用有限元方法模型描述MARC/AutoForge商业软件套件，使用有限元分析位移表示已用于金属楔横轧过程中的流动分析。这个软件是适用于机械或热机械发生在平坦部形成过程的建模，轴向对称或三维应变状态。由于问题的复杂性质，楔横轧过程模拟，将专门在三维应变状态下执行。由于这一事实，在连接发生的材料和边界条件下，非线性以及显著的工具冲程，需要数十小时在即使简单的成形情况下计算。使用以下假设或简化：假设这一过程是等温条件下进行;分析轧制工艺简单锻件;假设过程对称;适用于恒定的摩擦系数;假设模型工具材料的刚性。使用上述的假设，楔横轧制过程中的几何模型已被创建-见图2。该模型包括：钢坯，对称面，线速度0.1米/秒的移动工具楔子。为钢坯造型，8节点立方元素已被使用。元素类型的选择是计算中所需的网格再划分的结果，并且当等效应变设定值的增加已经超出时程序自动完成。20MnCr5钢热成型过程的数值模拟已执行。此钢种的流动应力由以下功能：图2交叉楔横轧的模型正在形成的材料弹塑性模型已被用于计算。杨氏模量的值，热膨胀系数，比热和导热系数已根据MARC/AutoForge程序数据库假设。假设这些计算中泊松比（0.3）和密度（7680公斤/米）的恒定值。由于可变的接触面的摩擦力，均匀摩擦下列的模式，即根据金属工具，滑移速度，已应用在模拟过程中：其中：m=摩擦系数；=滑移速度矢量;=系数，比滑移低几个数量级速度。对于目前的分析，=已经假定0.1％的工具速度。此外，由于润滑，最高摩擦系数，m=1.0,已经假定材料工具的接触面。对于热机械计算假设钢坯和工具温度以及热交换系数也是必要的。定期与工具的接触是在楔横轧过程中增加多次温度的工具。在工业条件下，后者则稳定在约120度的水平。钢坯及周围空气锻件部分能达到1050℃和50℃分别的温度。10千瓦/平方米的热交换因子的假定计算值应用于热轧过程建模，对于污垢层接近10微米的金属层来说基本没有摩擦。模拟之结果精确跟踪材料的流动机制，应变分布的测定，应变率，温度和应力值，形成载荷的计算和预测潜在的缺陷是可能的，通过有限元素方法。物料流通过下面的参数说明：α=30度,β=5度,δ=1.25,do=25mm(Figure3).人们已经发现，在最初的切削阶段材料定位楔子在相反的方向旋转刀具的运动。当一个楔子确定的深度，基本成形，在这期间所形成的材料是在刀具的运动方向旋转。一个V形槽当它们去除材料时，通过楔子在材料圆周形成。流失的金属被存放造成局部直径增加。螺旋截面减少工件的增加延长期间进一步相楔横轧节正在推出的整个长度的过程。图3应用有限元的分析过程楔横轧过程的高级阶段确定的等效应变分布，参见图4。选择为了使监测断面的分布已确定滚动区域的整体长度的等效应变变化。应变分布层性质已发现的，在最外层，减少对中央部分的锻造应变。这样的性格，应变结果，在楔横轧过程所形成的产品分布也得到了证实实验。也可以是正在推出的部分全长截面变化分析（图4）。在楔形侧壁的影响下，横截面椭圆化发生，这将是大小的工具表面所淘汰。此外，面朝成为凹（见图4）的材料，作为一个导致材料表面流动。参考截面等效应变分布图5，坐落在对称平面，通过平板楔和三辊轧制过程确定。正如图中所示，三辊轧件的情况下，一个几乎圆形截面可以更快的得到。因此可以断定，这交叉的方法楔横轧，将减少的趋势失控滑的特点。然而，最终应变图获得模拟成形方法几乎相同。从应力分析获得的重要数据。平均应力бm的变化在工件的截面坐落在对称平面，如图6。在谈到进一步平均应力бm的分布后工件定位（图6a）和旋转后的工件的1/4（图6b）和1/2（图6c），1个全旋转（图6d）。对于бm>0并进一步增加，凝聚在这方面的材料损失的概率也更大。作为一个地区金属切割工具直接秉承楔子的结果，后者与压缩最低讲发生在接近地表附近的横截面与工具接触的角落。拉伸在秉承方面讲似乎没有影响到​​这些层的材料，没有任何变形之间的接触材料和工具。连接这两个地区通过中央部分的横截面。拉伸应力区减少削减到材料的楔子。图4应用有限元部分全长截面变化分析图5参考截面等效应变分布图图6平均应力бm的分布参考图7为切线（在工具的运动方向）和径向（垂直表面校准XZ工具）的负载元件分布计算无缝线路的过程中3例。正如所料，增加负载伴随增加δ相对减少。得到曲线的质量符合所测得的实验曲线作者和包含的文件。精确跟踪的现象产生不利影响的楔横轧过程中，尤其是失控滑和核心缩颈，有可能通过有限元方法。不受控制的滑移发生时，由部队造成的时刻促进工件的旋转运动低于力量抵消旋转运动的时刻。旋转能力的损失工件通常发生在伸展区的初始阶段。失控的滑移促进了：大传播角度β和大成形的角度α，低摩擦系数m;值低的相对减少。席地被不受控制的滑移影响的过程中获得的产品，应变分布的分析，可以发现发生在工件表面的金属位移从侧墙造成的结果，最大应变值在轴向方向的楔形（图8）。然而，在可见的横截面显着的材料椭圆化锻造层株具有一定倾角的楔形方向。这种倾斜的结果是工件旋转过程中的初始阶段，即在砍阶段。锻造核心缩颈是大传播的角度β和大型成形角度α和过度值δ的结果同时承担相对减少。请参阅图9缩颈模拟机制的核心手段有限元分析。上滚动案例分析的理由，其中代表，可以发现在这一过程是稳定初始阶段的过程，即在切割阶段。然而，分歧出现在伸展阶段，延伸的楔形侧面墙壁，造成材料的伸长率在轴向方向，而不是其拉伸（拉伸）。螺旋减少，导致增加，直到出现金属凝聚力的丧失。在这种滚动的最大株情况下，出现在被削减的核心。楔横轧过程的影响从核心的稳定造成的损失径向组件和负载发生在缩颈是由减少切线值的特点XZ伸展区。图7切线和径向的负载元件分布图8轴向方向的最大应力值已取得使用卷轴锻造形成的楔横轧制过程中的热机械模拟平面工具手段（图10a）。它假设计算，所形成的锥面上辘手段凸楔子。为了获得这样一个形状的锻造，工具与变楔角，设计按照文献假设包括指引。图10b所示的工具。参考卷轧制过程中获得的温度分布图11，结果其中有关由75毫米，150毫米，225毫米和300毫米，为楔位移连续的过程阶段分别。使用图11中，一个可以分析楔横的过程中，在温度发生变化轧制过程。一般来说，最高温度出现在锻造的核心部分，其中温度可增加高达30℃，应变产生的热量引起的。最酷的金属发生在附近的金属刀具接触陡峭的温度梯度的特点是密集的金属冷却到150℃该工具。同时，未受影响的表面由空气冷却，温度在轧制过程中减少了约50℃。图9缩颈模拟机制的核心手段有限元分析图10楔横轧制过程图11高温轧制过程实验验证为验证计算结果的目的，进行了一个特殊的实验。在这个实验形成了直径为22毫米的钢坯，使用一个滚动的立场WPK-1，由作者设计和建造。详细说明这台机器的提出在文献。钢坯轧制直径为14毫米（1.57）与楔子30度成形的角度和传播角度5度。为了提高轧制过程的稳定性，锯齿上作了成形楔形双方工件和刀具之间，以防止失控打滑。实验进行了在室温下。商业纯铅的流动应力与应变曲线由钢坯公式如下：WPK-1机配备了一个数字化测量系统。这使得测量以下参数：工件和轧辊转速，径向载荷和轧制力矩。所有参数的测量辊的旋转同步进行，每1度。工件转速以及在实验过程中获得的径向负荷分布显示在图12。此外，通过有限元计算这些参数的特点是在图12。图12的实验和理论结果比较，我们发现，参数值认为相关性非常良好。这表明，得到的数值结果确实产生可靠的结果。结论在本研究中已经呈现一个完整的楔横轧过程的数值模型。该模型这是根据有限元理论为基础，使我们能够预测的应变和应力状态，载荷计算价值，以及预测限制的楔横轧制过程稳定的现象。这个模型可以用来分析楔横轧过程中成形的几个工艺参数的影响。因此，工具的方法设计试验和目前的基础上错误的方法，将大大简化。目前为了使产品的楔横轧过程的模拟模型将不断发展更复杂的形状。图12径向负荷分布显示图参考文献[1]Y.Dong,M.Lovell,andK.Tagavi,“AnalysisofSlipinCross-WedgeRolling:anExperimentally VerifiedFinite-ElementModel”,JournalofMaterialsProcessingTechnology,80–81(1998),p.273.[2]X.P.FuandT.A.Dean,“PastDevelopments,CurrentApplicationsandTrendsintheCrossWedge RollingProcess”,JournalofMachineryToolsManufactureDesign,ResearchandApplication, 33(1993),p.367.[3]Z.Pater,“AStudyofCrossWedgeRollingProcess”,JournalofMaterialsProcessingTechnology, 80–81(1998),p.370.[4]Z.Pater,“NumericalSimulationofCrossWedgeRollingProcessIncludingUpsetting”,Proc.Int. Conf.AdvancesinMaterials&ProcessingTechnologies,Guimares,1997,p.891.[5]Z.Pater,“SimulationofCrossWedgeRollingProcess