矫直过程截面复杂反弯的应力分布与反弯特性解析

为了深入研究和认识辊式矫直过程中截面的反弯特性,研究存在弹塑性弯曲历史的截而弯曲过程,采用工程弹塑性力学基本理论,建立合理的辊式矫直复杂弯曲力学模型.解析证明经历二次反弯的截面应力形式应当由两次弯曲参数构成的平面方能进行描述,二次反弯过程截面的弯矩(M)与曲率比(C)的关系实际为包含两次弯曲的2个弯曲参数的复杂函数.通过对经历二次反弯的截面应力分布与反弯特性的解析,证明辊式矫直过程中经历多次弹塑性弯曲的截面受变形历史的影响,其应力分布函数及M-C关系都不再是简单关系,而是包含全部弯曲历史参数的复杂函数形态.解析结果表明:辊式矫直过程中经历二次反弯的金属条材截面弹性极限弯矩值下降,弯曲所需弯矩减小,弯曲回弹比增大,工程应用时应对相关工艺参数进行相应调整.     

多辊矫直过程中H型钢断面的应力演变规律

采用某厂九辊悬臂式变辊距矫直机的工艺参数,建立了H型钢矫直过程的三维动态有限元仿真模型.分析了矫直过程中型钢横截面上的应力分布变化规律,指出其演变特征类似于应力波从翼缘外侧向内侧、翼缘两端向腹板中部的传播过程.仿真结果表明,腹板连接R角以及腹板和矫直辊圆角接触的部位在多辊矫直的后期处于高应力状态,矫后存在明显的应力残余;纵向正应力水平决定矫直效应,而沿纵向的剪切应力会影响H型钢横截面上等效应力的分布.     

双金属复合板矫直过程的弯曲及弹复解析

基于工程弹塑性力学建立了不同组坯方式下双金属复合板弯曲矫直过程截面弹塑性状态演变路径的解析模型。基于该模型分析不锈钢复合板矫直过程中的弯曲回弹特性,解释复合板弯曲回弹过程中截面的反向屈服现象,并将不锈钢复合板与单一材料板材弯曲过程进行对比。研究结果表明：双金属复合板在弯曲过程中截面会经历五种弹塑性状态,并伴随着不同的中性层偏移规律,弯曲回弹后的残余应力分布与单一材料板相比更加不均匀且可能进入反向屈服状态;复合板与单一材料板材的弯矩相对差值随着屈服强度比的增大而增大,其绝对值随着弯曲曲率先增大后减小。     

考虑包辛格效应的辊式矫直截面反弯特性

基于弹塑性弯曲基本原理,以板材进入矫直机后经历的第2次弯曲为例,建立考虑包辛格效应影响程度(KBa)的辊式矫直复杂弯曲力学模型。采用该模型计算KBa对第2次弯曲时M-C关系和ξ-C关系及残余应力的影响,证明辊式矫直过程中经历多次弹塑性弯曲的截面反弯特性受材料包辛格效应的影响,而且随着材料强化系数的增大,截面弯曲特性所受影响越显著。最后计算相同矫直工况下,KBa不同的材料的残余曲率,得到材料KBa对于残余曲率的影响。研究结果表明:强化系数较大(η0.01)的材料进行矫直仿真时应考虑包辛格效应,在实际生产中确定工艺参数时需要首先确定材料的KBa。     

基于H型钢残余应力主动控制的矫直工艺设计

针对H型钢辊式矫直过程残余应力的主动控制,基于工程弹塑性理论建立一种矫直过程应力演变的分析模型;采用离散解析实现对模型的快速数值求解;继而基于该分析模型建立一套能够实现残余应力主动控制的工艺参数主动设计方法;运用该方法对典型规格H型钢矫直工艺参数进行工艺设计.建立的分析模型运算结果与有限元结果吻合且计算成本得到有效控制,模型能够实现有限时间内整个矫直工艺参数域内残余应力演变结果的分析;工艺设计方法能够得到一定目标参数和约束条件下的残余应力主动控制工艺参数.     

基于压力弹塑性变形中性层偏移模型的构建与验证

大截面棒材矫直过程中性层偏移明显,对二辊矫直辊辊型及棒材直线度的影响较大. 依据三点弯曲理论建立了棒材矫直过程中基于压力弹塑性变形的中性层偏移量理论计算模型,结合室温拉伸和弯曲试验,研究了棒材矫直过程中性层偏移规律. 结果表明:反弯半径和棒材力学性能对中性层偏移值的影响显著,反弯半径越小,则中性层偏移量越大;强度较低、塑性较强的材料,中性层偏移量较大. 通过弯曲试验,验证了该模型的可靠性及其适用范围.     

影响大型H型钢开坯过程残余应力的研究

利用Deform-3D有限元模拟软件对H型钢开坯过程进行数值仿真模拟。分析得到了不同开坯温度、初始晶粒尺寸和不同轧制速度下的H型钢断面残余应力变化规律。通过模拟结果发现大型H型钢在开坯过程中产生的残余应力主要来源于变形不均。轧制过程中腹板部位变形量大,翼缘仅在轧制表面产生变形,H型钢变形的不均匀性使得其轧后存在很大残余应力。高温开坯轧制较低温开坯轧制轧后残余应力低,增大坯料晶粒尺寸会降低腹板残余应力,但整体残余应力会增加。提高箱型孔轧制速度尺角部位和翼缘边部残余应力明显减小。     

热弯残余应力对H型钢拱结构平面内稳定承载力的影响

H型钢拱结构中存在的残余应力对其稳定承载力有重要影响.本文利用有限元实体模型,通过预定义场功能引入H型钢煨弯工艺中产生的残余应力.考虑结构所受荷载形式、钢拱支承形式和长细比3个因素,研究了热弯残余应力对H型钢拱结构平面内稳定承载力的影响.结果表明:不同荷载形式下,热弯残余应力对H型钢拱平面内稳定承载力的影响在9％以内,...     

拉弯矫直过程中变形机理的探讨

根据基本假设,应用弹塑性理论,推导了拉弯矫直过程中的应变与曲率关系式,讨论了内力弯矩的计算、拉力对弯矩和弹性区厚度的影响.所得结论为,在与反弯矫直相同反弯曲率条件下,弹性区厚度略有减小,其减小量小于3%;弯矩减小量与拉应力平方成正比,其弹复曲率也相应减小;弯曲变形的弹复过程中,部分纤维处于塑性流动状态,弹复曲率和延伸量大于以往研究结果;若弯矩与拉力同步弹复,则弯矩与拉力弹复可按线性关系计算.     

考虑应力叠加的矫直行程预测模型研究

为提高精密矫直加工精度及效率,探讨多次矫直过程中应力叠加特性,研究多次矫直行程预测迭代建模方法.首先,基于经典弹塑性变形理论,建立单次矫直行程预测理论模型;运用应力叠加原理,研究二次矫直的截面应力分布状态,推导出二次矫直时截面应力的再分布方程及矫直参数解析表达式;在此基础上,研究多次矫直过程中的矫直次数-应力演变规律,建立考虑应力叠加的多次矫直行程预测迭代模型.采用自主研发的精密矫直机进行在线矫直实验,进行行程预测模型实验对比.实验结果表明:实际矫直过程中,多次矫直行程预测迭代模型的预测精度和矫直效率优于未考虑应力叠加作用的单次矫直行程预测理论模型,该方法可推广应用于直线金属条材的精密矫直中.