塑性强化材料辊式矫直力学行为研究

采用弹塑性弯曲理论与应力线性叠加原则对塑性强化材料连续弹塑性弯曲过程力学行为进行分析,考虑应力传递效应对矫直过程的影响,建立七辊辊式矫直机连续弹塑性弯曲矫直过程力学模型。通过对比试验结果及理论计算值,两者偏差平均值在8%以内,验证了理论分析方法的正确性。利用该模型,对不同的矫直策略进行分析。结果表明,大变形矫直策略残余应力与残余曲率控制能力均强于小变形矫直策略;由于应力传递效应对矫直过程的影响,使得小变形矫直策略随矫直过程的深入,残余曲率并未向零点逐步收敛,而是在一定范围内波动;大变形矫直策略由于采用了逐步矫直的工艺设定思想,使其可以达到矫直的目的。这些分析结果为工业生产中矫直策略的选取提供了理论依据。     

连续拉伸弯曲矫直带材的张力研究

本文通过对连续拉伸弯曲矫直机矫直单元的运动及受力分析，建立了矫直带材时的张力模型，为设计连续拉伸弯曲矫直机提供了依据。     

超细管矫直机反弯辊型设计及矫直精度分析

反弯辊型比双曲线辊型在矫直过程中更加容易形成等曲率反弯,符合实际矫直情况。利用凹凸反弯辊改造十辊矫直机第二、四对矫直辊,提高矫直质量。利用残余曲率理论解析值求出合理的反弯曲率值,并用MATLAB计算并绘制辊型曲线。应用Abaqus分别建立改造前后十辊矫直机模型,模拟矫直过程,对比采用不同辊型模型的矫直效果。反弯辊型矫直压下量更加合理,矫直后直线度、残余应力都好于普通的双曲线辊型,证明了反弯辊型在超细管材矫直过程中的重要性和必要性。     

拉伸弯曲矫直机张力辊传动装置分析

拉伸弯曲矫直机被广泛应用在冷轧生产线中,用于提高带材平整度,减少残余应力,以及在带材酸洗前进行破鳞,拉伸张力和带材延伸率由机前机后张力辊实现,而张力辊的传动方式各有不同。为此对拉伸弯曲矫直机张力辊传动装置进行简要分析。     

中小型轴类零件旋转弯曲矫直工艺数值模拟研究

直线度是轴类零件重要的质量参数之一,矫直是轴生产过程中的一道必要工序。针对现有矫直工艺的局限性,提出中小型轴类零件旋转弯曲矫直工艺。基于通用有限元软件LS-DYNA,使用Y-U强化模型对工艺过程进行了数值模拟研究,揭示其矫直机理,探究各因素对矫直效果的影响。研究结果表明,矫直过程中材料任意质点应力均经历多次的正负交替变化,在逐渐卸载过程中使轴向任意微段的曲率逐渐趋近于零,实现其矫直。残余挠度随着弯曲量的增加而降低,当弹区比达到0.2时,残余挠度达到了最小。随着旋转速度的增加,残余挠度先减小再增大,当旋转速度与弯曲量的比值为125r/rad时,矫直效果较好。长径比、初始挠度(大小及挠曲形式)以及初始残余应力对矫直效果影响较小,采用相同的工艺参数均取得了良好的矫直效果。数值模拟结果验证了工艺的可行性,无需经过复杂的初始挠度测量,光轴和阶梯轴矫直后残余挠度均在0.1mm以内。     

拉伸弯曲矫直机在铝带精整中的应用研究

论述了拉伸弯曲矫直机在铝带精整中的作用,参数对矫直效果的影响。拉伸弯曲矫直机属于高端有色金属精整加工设备,通过对带材的拉伸弯曲作用,能够有效地消除薄带波浪和翘曲等板形缺陷。在实际生产过程中,由于来料板型的不规则性,需要根据实际情况来调整机组参数。深入分析带材拉矫过程中拉力、矫直切入量、带材延伸率等关键技术参数对矫直效果的影响,以及各个参数的设定原则。带材的来料质量决定了延伸率的设定,在拉力达到最大的情况下,可通过调整切入量使拉矫效果达到最优。     

带钢的拉伸弯曲矫直技术

冷轧后的带钢经退火后往往会产生板型缺陷,例如：飘曲、浪形、浪边、及轻度的镰刀弯等。板带采用拉伸弯曲矫直机时,能解决以上问题,达到改善板型目的,而达到同样的矫直效果只需要纯拉伸矫直所需张力的1／3～1／5,它的矫直效果是迄今为止最好的。     

重轨水平矫直规程对矫后残余应力的影响

建立了具有原始曲率的60kg/m重轨九辊水平矫直有限元模型,应用显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA对矫直过程进行了数值模拟,对不同矫直规程矫后重轨残余应力的大小和分布状态进行了研究,得到了各辊压下量对残余应力的影响规律,对提高重轨矫直质量和矫直规程的制定具有参考价值.     

弯曲卸载效应与冷轧带钢拉弯矫直延伸率关系研究

根据冷轧带钢拉伸弯曲矫直的基本假设,应用弹塑性理论,以经典的D、E型应力状态的带钢为例,分析并推导了带钢在弯曲弹复过程中应力应变的分布变化,提出了金属材料的弯曲卸载效应会增大带材中性层延伸率的观点,因此,在计算带材延伸率时弯曲卸载效应不可忽略。继而,建立了冷轧带钢拉矫过程有限元仿真分析模型,通过模型工况设置和结果数据分析,验证了冷轧带钢在不同张力与弯曲程度下,弯曲卸载效应对冷轧带钢中间层的延伸率产生影响,并就这种影响进行了定性描述。     

塑性强化材料矫直反弯特性研究

为了深入研究塑性强化材料在平行辊式矫直过程中一次反弯与二次反弯特性的关系,根据工程弹塑性力学的基本原理,建立基于强化弹塑性材料辊式矫直弯曲力学模型。通过解析法描述两次反弯过程中的应力关系,给出辊式矫直过程中截面弯曲过程材料残余应力分布、弯矩比、加载应力变化过程。证明两次反弯过程中经历一次反弯后,二次反弯截面弯矩比与曲率比不再是原有简单M-C关系,而是与一次弯曲曲率比、二次弯曲曲率比与强化系数相关的函数。理论上证明原有弯曲理论不再完全适用于多次连续反弯矫直过程。解析结果表明,辊式矫直过程中经历二次反弯的材料截面弹性极限弯矩值下降,矫直弯曲减小,回弹比增大。同种材料考虑强化与不考虑强化矫直后残余应力均方差分别为71.2与65.6,回弹比均值分别为0.49和0.43。     

往复弯曲统一曲率定理及其试验验证

辊式矫直工艺和辊式矫圆工艺均通过往复弯曲方式达到统一曲率的目的,辊式矫形过程中的往复弯曲变形规律是确定矫形工艺参数的理论依据。针对往复弯曲变形过程,建立一套符号系统,将弯曲曲率和弯矩矢量化。基于小曲率平面弯曲弹复方程和应变叠加原理,引入初始当量应变和当量应变的概念,采用图解法对往复弯曲弹复过程进行分析,在考虑稳定金属材料往复弯曲过程中的形变硬化、Baushinger效应和循环软化,分三种情形证明往复弯曲可以湮灭初始曲率的差异,最终使曲率统一到同一方向、同一数值,提出往复弯曲统一曲率定理。进而,设计模压往复弯曲试验装置,选用不同初始形状、不同材料的板坯进行往复弯曲试验,讨论残余曲率半径和拟合圆弧偏差随弯曲次数的变化规律,验证往复弯曲统一曲率定理的正确性,为辊式矫直和辊式矫圆工艺方案和控制策略的制定奠定了理论基础。     

Inspection of the residual curvature in an anisotropic electrical steel strip and reasons for its formation

The residual curvature of strips of anisotropic electrical steel (AES) is a defect of its geometry. This defect results in deterioration in magnetic properties of steel products in a transformer due to their stressed states. The residual curvature also leads to a slowdown in labor productivity during punching of items in automated lines. The main reason for the formation of a residual curvature in AES is attributed to a difference in elastic tensile stresses caused by the coating on different sides of a strip in the case of polythickness of the coating. The obtained minimal values of residual curvature are reached when the difference in the coating thickness on two sides of the strip is limited within 1 μm. The indicators of residual curvature are the bending radius (an absolute indicator) and the deviation of the free end of a vertically suspended specimen (a relative indicator). Laboratory techniques of determining the degree of bending and the methods of determining the residual curvature of the AES strip used at OOO VIZ-Stal’ are presented.     

铜阴极板辊式矫直机参数研究

矫直是一个复杂的过程,包括几何非线性、材料非线性、接触非线性等问题,其数值模拟涉及到多个学科。以铜电解阴极板加工机组中的矫直机为研究对象,采用有限元软件ANSYS建立了矫直辊和阴极板的仿真模型,利用计算机模拟了铜阴极板的矫直过程,最终以矫直后的残留率和最大残余应力作为评价指标,利用正交因素法比较分析不同矫直参数对矫直效果的影响,获得最佳的矫直参数组合,对企业矫直机的设计开发提供参考,具有一定的实用价值及生产指导意义。     

小型专用拉弯矫直机的设计与工艺研究

镀锌薄钢带经常大量应用于冷弯型钢生产中,而在其生产过程中很容易出现板形缺陷。常见的辊式弯曲矫直设备通过单纯弯曲变形对钢带实施矫直,但无法胜任薄带复杂板形的矫正。拉伸弯曲矫直方法将拉伸和弯曲两种矫直工艺相结合,改变了钢带中性层的位置,经过多次拉直、弯曲能够实现钢带全截面延伸,能够同时实现钢带侧弯、波浪变形、坯料楔形等不良板形的矫直。为此我们开发了一种专门用于冷弯生产的小型拉弯矫直设备实现薄钢带的矫直功能。不但详述了设备机械、电气的研制与开发,而且采用有限元分析和现场试验相结合的方式,对特定产品的拉弯矫直工艺进行了研究。     

横切机组矫直过程板形变化机理及其预报模型

充分考虑横切矫直机组设备和工艺特点,对矫直机组成品板形的变化机理进行了分析,并在此基础上进行了试验研究,探究矫直辊系对板形的影响,得出矫直机组的矫直过程是通过对带钢的多次弯曲拉直实现的;对试验数据分析处理后,进行带钢所受矫直辊的压应力和摩擦力求解,得出矫直过程板形变化数学模型,从而建立了一套完整的适合横切机组矫直过程的板形预报模型。在此基础上编制了相应的横切机组矫直过程板形预报软件,该软件能够快速求出矫直后带钢的板形分布。将软件应用到某1220横切机组的生产实践,可以明显地看出矫直后带钢的板形计算值和实测值几乎相等,板形预报结果符合现场生产实际。     

大型整体结构件数控加工变形的安全校形理论研究

研究了整体结构件校正需要满足的基本曲率关系，进而分析了曲率与弯矩的关系。建立了校正整体结构件弯曲变形的弯矩方程和校正曲率方程。为了便于生产操作，给出了校正工件的加工变形所需压下位移量的计算公式。研究了安全校形参数阀值。     

H型钢矫直过程的有限元仿真

以H型钢矫直过程为研究对象,建立了矫直辊与型钢三辊弯曲矫直的仿真模型;采用ANSYS软件,对上下、左右挠度和翼缘斜度矫直过程进行了仿真分析,计算了H型钢的应力与残余应力状态,分析了矫直时翼缘与腹板之间产生裂纹的原因,提出了改善H型钢矫直质量的合理工艺方案.     

拉弯矫直延伸率的计算及试验分析

针对目前拉弯矫直过程缺少完整的数学求解模型的问题,根据矫直带材在拉弯过程中,中性层偏移量及延伸率的计算模型,给出了拉弯矫直张力、矫直力和延伸率的计算方法。通过计算与工业试验,分析了拉弯矫直机矫直规程对残余延伸率的影响,并验证了计算模型的精确性。