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。     

考虑初始残余应力的电梯导轨校直研究

初始应力分布状态对电梯导轨校直过程有一定的影响,而现有研究均未考虑初始残余应力的影响,针对此问题,对导轨的侧弯变形和校直过程的残余应力进行了研究.基于弹塑性力学理论对导轨侧弯变形和校直过程的加载应力和残余应力进行解析分析,给出了截面的残余应力分布函数,证明了反弯校直的M-C特性受弯曲变形历史的影响,并通过数值差分法建立...     

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。     

棒材弹塑性反弯矫直过程中的挠度计算

矫直过程中 ,试件能否顺利咬入、能否保证矫直质量 ,压下量的取值起着关键性作用。本文将棒材看成一根连续弯曲的粱 ,通过对其在弹塑性反弯矫直过程中的变形分析 ,精确给出反弯矫直过程中的挠度与弯矩、曲率和塑性层深度系数的函数关系式 ,为矫直辊压下量的取值奠定理论依据     

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。     

辊式矫直系统钢筋压下挠度计算方法研究

辊式钢筋矫直过程中压弯挠度工程计算方法的研究可以有效提高钢筋矫直精度。针对一个典型矫直单元,运用弹塑性理论,通过建立适当的数学模型,对任意弯曲状态的钢筋在矫直过程中的应力及应变进行分析,基于MATLAB和弹塑性力学分析方法,通过多项式曲线拟合,揭示了反弯曲率比、弯矩和挠度之间的数学关系,推导出显函数关系式,利用残余曲率比,经过简单的数学计算就可以计算出反弯挠度,便于参数化计算,为辊式矫直压下量的工程计算奠定了理论基础。     

阶梯管件的矫直方法研究

针对单弧度弯曲阶梯管件,采用三点过弯压力矫直的修正方式,根据材料弹塑性力学理论,基于双线性强化弹塑性材料本构关系,解析了考虑变截面处应力集中因素的阶梯管件变形过程,推导了矫直行程计算公式.利用有限元软件显示动力学分析的阶梯管件矫直模拟过程以及相应的矫直实验对模型的正确性进行了验证,仿真和实验结果表明,矫直后的阶梯管件具有直线度高,矫直效果好的特点.     

薄壁管材矫直过程应变中性层偏移模型与分析

为进一步揭示薄壁金属管材的矫直变形机理,基于薄壁构件弹塑性理论建立了薄壁管材矫直变形区的应力应变关系模型,进而采用解析方法建立了矫直过程中应变中性层的偏移模型,有限元分析计算证明该模型是近似准确的.对数学模型变化趋势的分析揭示了偏移量随相对反弯半径的增大而减小,随金属塑性变形能力的增强而增大,同时给出了中性层偏移模型的应用场合.     

棒材二辊矫直机单曲率辊型曲线及矫直精度研究

在充分考虑棒材二辊矫直机生产工艺特点的基础上,针对典型产品设计了单曲率辊型,给出了辊型数据和辊型曲线图。从矫直基本原理入手,根据弹塑性弯曲理论,建立了矫直精度的理论计算模型。应用迭代法计算了轧件一次弯曲矫直时的弯曲力矩和相应的反弯曲率,计算给定方案下形成的残余曲率求解结果以及每米长弦高求解结果。将理论计算值与现场实测数值进行了对比,发现两者比较吻合。利用大型有限元分析软件对单曲率辊型和双曲线辊型矫直过程进行了模拟,结果表明单曲率辊型要优于双曲线辊型。     

基于拉矫过程参数组合优化的带钢酸洗效率

为研究拉矫过程中张力与弯矩组合条件对热轧带钢酸洗效率的影响,以热轧电工钢板为例,采用弹塑性力学分析方法讨论张力、弯矩对曲率和伸长率的影响,建立带钢在拉弯矫直过程中,曲率、伸长率随张力/弯矩变化的数学模型。以曲率、伸长率为目标值,通过不同塑性弯曲状态下的静力平衡方程组,构建不同目标值下张力和弯矩的关系。采用电化学酸洗试验,分别研究不同曲率和伸长率对酸洗时间的影响,建立酸洗时间缩短率的预测模型。以酸洗时间缩短率为评价标准,分别研究不同曲率和伸长率对酸洗效率的影响,并计算出带钢在达到酸洗饱和点时的相对曲率和伸长率分别为2.33和1.51%。以不同目标曲率、伸长率时的张力-弯矩曲线作为左右边界,通过小张力-大弯矩条件下的相对张力临界值确定上下边界,计算出张力-弯矩调节域,研究结果可为酸洗前拉弯矫直过程参数组合优化提供理论依据。     

多跨连续梁结构静力计算软件开发

利用有限元法开发出多跨连续梁结构的内力和变形计算软件，结合图形建模，对计算模型进行单元全自动划分和载荷自动等效，能处理多种约束(支承)类型，可快速绘制弯矩图、剪力图和变形曲线。     

Mechanics-based determination of the center roller displacement in three-roll bending for smoothly curved rectangular plates

The objective of this paper is to develop a logical procedure to determine the center roller displacement, in the three-roll bending process, which is required in the fabrication of curved rectangular plates with a desired curvature. To this end, the mechanics of the process was analyzed by both analytical and finite element approaches. Comparisons of the results reveal that a simple analytical procedure, based on the beam theory, yields a reasonably accurate relationship between the center roller displacement and residual curvature. With further development and refinement, the procedure proposed in this work has great promise for practical application, particularly for the automation of the process.     

关于夹芯梁四点弯曲试验的计算分析

在材料力学推导出的矩形截面梁剪应力公式基础上,利用夹芯梁轴向位移,弯曲挠度与剪切应变的几何关系,推导出了夹芯梁截面弯曲应力及弯曲挠度表达式,弹性理论及有关试验结果都证明了该方法的计算精确度较高.理论计算分析表明:外载荷作用下夹芯梁四点弯曲时,在外载荷作用处夹芯梁面板与芯材结合部位应采用强度理论进行校核;均布载荷作用下剪...     

具有响应与强度约束的凸轮机构动态设计

以滚子从动件平面凸轮机机构为分析对象，结合从动件相对变形理论，提出了输出响应限制与构件强度约束相结合的凸轮机构动态设计与修改方法，并从理论上进行了阐述。最后，通过一实例对不同频率比λ、不同摆臂截面形状及截面积下的摆臂最大变形、最大弯应力及凸轮与转子间最大压应力进行了数值计算，为凸轮机构动态设计与修改，提供了一种理论依据及具体的实现方法。     

Model for the Whole Roller Leveling Process of Plates with Random Curvature Distribution Based on the Curvature Integration Method

A model based on the curvature integration method has been applied in an online plate leveling system. However,there are some shortcomings in the current leveling models. On the one hand, the models cannot deal with the leveling process of plates with a random curvature distribution. On the other hand, the current models are suitable only for stable leveling processes and ignore the biting in and tailing out stages. This study presents a new plate-leveling model based on the curvature integration method, which can describe the leveling process of plates with random curvature distribution. Further, the model is solved in two cases in order to take the biting in and tailing out stages into consideration. The proposed model is evaluated by comparing with a plate leveling experiment. Finally, the leveling process of a plate with a wave bent is studied using the proposed model. It is found that the contact angles vary greatly during the biting in and tailing out stages. However, they are relatively steady during the 5 roller leveling stage.In addition, the contact angle of roller No. 2 is the smallest, which is close to 0. Roller leveling can e ectively eliminate bending in the plate, but there are regions in the head and tail of the plate, where roller leveling is not e ective. The non-leveling region length is about 2 times that of the roller space. This study proposes a quasi-static plate-leveling model, which makes it possible to analyze the dynamic straightening process using a curvature integration method. It also makes it possible to analyze the straightening process of a plate with random curvature distribution.     

空心圆柱滚子接触变形的一种计算方法

空心圆柱滚子与套圈间的接触属于非Hertz接触问题.通过对空心圆柱滚子接触特性的分析,发现空心滚子与内、外圈具有线接触变形和本身弹性弯曲变形的双重特性,把空心度作为影响接触变形的一个重要参数,提出了一种计算空心滚子接触变形的方法.该方法计算的结果与有限元方法获得的结果进行对比,结果表明:对于3种不同规格的滚子分别在不同空心度及外载荷的情况下,两者计算结果相当吻合,该计算式可作为空心滚子接触变形计算的-个参考公式.     

板料成形反向模拟精度修正法

传统的板料成形反向模拟法(Traditional inverse analysis method, TIAM)没有考虑变形历史对成形过程的影响,使得反向模拟法计算的应力值与实际情况有较大偏差。金属在流经凹模圆角时受到强烈的弯曲—反弯曲作用,并且凹模圆角处往往是应力集中的区域,能否较为准确地描述该区域变形历史,关系到反向模拟法应力/应变计算精度。针对反向模拟法无法准确预测成形零件应力分布的缺点,提出一种快速搜索流经凹模圆角区域单元的方法,对该部分单元进行应力修正。采用一种高效的多步加载应力应变本构关系模型,避免了增量有限元法应力应变更新算法的复杂性,同时充分考虑了凹模圆角对金属变形历史的影响。NUMISHEET’93 U形件弯曲的标准考题中,通过与增量有限元分析软件ABAQUS/Standard计算结果的比较,验证了采用所提出的多步加载本构关系模型可以有效地反映变形历史的影响,获得更为接近真实情况的应力分布。     

A new model for the plate leveling process based on curvature integration method

Leveling is a process used to minimize the plate defects including flatness imperfections and uniformity of internal stress in the plate industry. It plays an important role in delivering the desired material properties and product standards required. This paper presents a new mechanics model for predicting the leveling process of plates. First, the mechanics model is developed based on the curvature integration method. Next, a global nonlinear unconstrained optimization method is utilized to solve this model. Then, the presented model is evaluated by comparative study to experimental data. Finally, the leveling process is studied using our model. It is found that the bending curvature of the plate is highly sensitive to the contact angles between the plate and the roller. The defective plate with different initial curvature tends to be flatted and the residual stress can be reduced effectively after being leveled.     

大直径厚壁管中频感应局部加热弯管工艺研究

根据塑性理论和结构静力条件,对中频感应局部加热弯管过程的变形及受和状态进行系统的理论分析,建立新的理论模型,采用无量纲方法,计算得到在不同相对弯曲半径条件下弯管过程中塑性变形区的无量纲轴向推力和弯矩,弯管外侧壁厚减薄率和内侧壁厚增厚率等结果,与实验结构符合良好,证明该理论模型中用于中频感应局部加热弯管工艺及设备参数的设计及优化,并为小弯曲半径弯管理论的建立和工艺的实现提供依据。     

内曲线液压马达减小柱塞变形结构优化

内曲线柱塞马达中柱塞受力导致滚柱与柱塞接触面之间发生硬性接触,造成摩擦磨损,降低了马达工作性能与使用寿命。为减小内曲线柱塞马达柱塞的磨损,在柱塞上开应力变形孔释放应力能量,达到减小变形的目的。利用ANSYS-Workbench进行仿真,得到柱塞滚柱面的变形分布,并分析了应力变形孔的宽度和位置对变形的影响。结果表明:应力变形孔可以改变柱塞应力分布,从而减小滚柱面关键部位的变形,并且随着应力变形孔宽度和位置的变化,滚柱面上不同位置的变形变化规律也有差异,因此存在着相对最优的宽度与位置。