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。     

H型钢矫直过程残余应力演变机制研究

为在矫直过程中对H型钢的残余应力实施有效地主动控制,对H型钢矫直过程中残余应力演变过程的力学机制进行研究。首先运用弹塑性基本理论对具有初始残余应力的H型钢截面弹塑性反弯过程进行解析分析,论证初始残余应力对截面弹塑性反弯过程的影响方式,证明初始残余应力导致截面弯曲中性轴位移的非对称弯曲状态。在此基础上,利用差分方法建立H型钢矫直过程多次连续弹塑性反弯的数值解法,进而详细研究H型钢矫直过程中残余应力的演变机制。结果表明:截面翼缘与腹板整体拉压应力水平的消减主要依赖矫直前期的非对称弹塑性弯曲过程,而矫直后期的对称弯曲过程则进一步改善H型钢翼缘的残余应力状态;矫直过程前期与后期不同的弹塑性弯曲性质造成了其在矫直过程中对于残余应力演变的不同影响作用。     

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。     

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.     

辊式矫直机矫直辊的弯辊模型

将板材在辊式矫直机矫直辊作用下的弯曲,假设为由压下机构作用的弯曲和由弯辊机构作用的弯曲共同作用的结果·根据梁的弹塑性弯曲理论,通过把板材弯曲当作梁的弯曲,并考虑到矫直机在入口处的压弯量,通常使板材弯曲时塑性变形层高度占厚度80%,认为经弯辊作用后塑性变形层高度增加了5%～15%,利用梁的弯曲挠度,建立不同弯曲的弯辊模型,求出了矫直辊的弯辊量·理论计算的弯辊量与实际设定值结果吻合,证明该弯辊量设定模型具有实际应用价值·     

单向应力状态下薄壁管材连续矫直压弯量模型

针对目前薄壁管材在连续矫直过程中仍沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对其进行估定的现状,在构建压弯量计算简化力学模型的基础上,对单向应力状态下弹性区、弹塑性区管材横截面弯矩进行解析,应用莫尔积分建立了矫直辊压弯量数学模型.应用LS-DYNA对薄壁管材的连续矫直过程进行动态仿真,验证了模型的正确性,通过对典型管材数据的计算绘制了压弯量曲线,定性分析了各工艺参数对压弯量的影响,为现场压弯量的调整提供理论依据.     

型钢九辊矫直力能参数与压弯挠度关系解析

H型钢辊式矫直机在辊压腹板时使翼缘产生塑性变形以达到矫直目的.为了避免矫直过程中出现矫直缺陷,通过建立适当的矫直力学模型,求出了H型钢九辊矫直的压弯挠度与弯矩、矫直力的解析关系,确定了生产中调节矫直辊压弯挠度来保证各辊处的弯矩、矫直力等力能参数的范围.     

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.     

二辊矫直机矫直精度及实验研究

在充分考虑二辊矫直机生产工艺特点的基础上,从矫直基本原理入手,根据弹塑性弯曲理论,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,给出了矫直精度的数学模型.对于一定的矫直方案,提出了矫直精度计算方法.提出了二辊矫直机调角方法,并对二辊矫直机角度参数进行了相应的模拟与计算,理论与实验比较一致,具有进一步的应用推广价值.     

非圆截面管辊弯成形过程的变形和应力场的FEM模拟

采用三维大变形弹塑性有限元法,考虑材料和几何双重非线性,基于Prandtl-Reuss流动规律和Mises屈服准则,对圆管的辊弯二次成形过程中金属的流动规律及其应力分布进行了模拟分析,分别得到非圆截面管辊弯成形过程中金属的流动规律及应力的信息．     

塑性变形率对辊式矫直板材的影响

为了深入研究辊式矫直过程的变形特点,采用弹塑性差分的曲率积分方法,模拟研究塑性变形率对矫直效果的影响.提出塑性变形率的离散计算方法,针对单值初始曲率条件下不同的压下制度组合,计算得到塑性变形率与残余曲率以及平均残余应力之间的关系.从理论上证明塑性变形率不能作为判定矫直效果的单一标准,由于在线确定初始曲率十分困难,因此应该使得塑性变形率达到较大值(80%左右),另外给出单值初始曲率条件下最优化的矫直条件.     

圆形截面杆纯弯曲回弹弯矩的计算

分析了圆形截面梁（杆）弹塑性纯弯曲回弹应力应变的变化过程,利用回弹应力应变函数、平衡条件和变形协调条件求出回弹曲率（公式[4]及回弹弯矩（公式[5]）。发现经典纯弯曲理论把塑性弯曲时回弹弯矩定义成弹塑性弯矩,在回弹计算时存在较大理论误差。     

X80钢弯曲的力学性能测试

针对钢管制管过程中钢材板卷反复弯曲展平对钢材强度的影响，对X80钢制成的试样进行了4点弯曲实验．在各弯曲试样得到不同的预应变后，又对其进行反向加载，记录不同预应变下各试样反向加载的弯矩随表面应变的变化曲线．实验结果表明，存在预应变后，试样的弯矩-应变曲线低于初次加载的弯矩-应变曲线，且试样的预应变越大，弯矩-应变曲线越低，即随预应变的增加，材料的屈服强度降低，且出现了包申格效应．通过进一步理论计算，得出了材料预弯到屈服后再反向加载时，不同预应变下的屈服弯矩值，且实验测试和理论计算的屈服弯矩值能较好地吻合．     

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.     

水平旋喷组合结构中管棚受力特点数值分析

为研究隧道预加固管棚水平旋喷桩组合结构中管棚的力学行为、管棚搭接处的受力特点,采用三维弹塑性有限元方法,对比分析在开挖过程中,管棚水平旋喷桩组合结构和超前管棚注浆结构中管棚的轴应力、剪应力、弯矩分布特点。结果表明:管棚水平旋喷桩组合结构中,钢管所受弯矩和剪应力约为超前管棚注浆结构的10%,所受轴应力约为超前管棚注浆结构的40%;钢管的受力特点与超前管棚注浆结构存在较大差异。2种结构的管棚搭接处的力学行为均较为特殊,在分析管棚水平旋喷桩组合结构中钢管的受力情况,或对超前管棚注浆结构考虑管棚搭接效应进行受力分析时,应将现有受力简化模型进行修正。     

金属带材拉伸弯曲矫直过程简化解析分析之三-弯矩卸载阶段及弯矩再加载过程分析

对受拉伸弯曲带材在第１个弯曲辊上的弯矩卸载阶段进行了分析,结果表明带材在第一个弯曲辊上拉伸弯曲后产生的残余曲率相当大,必须在后续的计算中预支 考虑,同时,对带材拉伸弯曲过程中各种中性轴、中性轴之间的关系及其在带材中的益变化情况进行了讨论,明确指出了受拉伸弯曲带材的第１次弯曲和第２次弯曲的不同点,对受拉伸弯曲带材的多次弯曲时的纵向延伸计算进行了讨论。     

滑坡作用下埋地管道的弹塑性地基反力解析法

目前关于弹塑性地基中滑坡段埋地管道的解析计算研究较少,计算结果不够精确。为探讨滑坡段埋地管道与土体接触的非线性特征,基于地基反力法,采用简化的弹塑性本构模型来模拟非线性管—土的相互作用,提出了埋地管道与土体相互作用的弹塑性地基反力解析法控制方程组,根据管道变形的连续性条件及边界条件求得管道挠度和内力的解析解,对管道变形和内力进行计算。结合算例进行分析,选取不同参数,探讨了地基反力系数k0对管道变形和内力的影响。研究结果表明：随地基反力系数的增大,管道最大挠度、滑体中部管道弯矩及Mises应力逐渐减小,滑坡周界处管道弯矩及Mises应力逐渐增大;地基反力系数增大,土体对管道约束作用加强,从而引起管道挠度和内力的变化。与Winkler 地基反力法相比,基于弹塑性地基反力法的滑坡作用下管道力学分析理论上更为严谨,有效地提高了计算精度。     

冷轧组合式支承辊过盈配合面应力和微动滑移的分布及影响因素

采用ABAQUS软件建立冷轧组合式支承辊的三维模型,通过模拟带钢轧制过程获得不同工艺参数条件下支承辊辊套和辊芯之间过盈配合面的应力及微动滑移分布,并分析了辊套厚度、配合面摩擦系数、过盈量、轧制力、弯辊力等参数对过盈配合面应力分布及微动滑移量的影响规律。结果表明:过盈配合面上周向应力最大,径向应力次之,且二者均在轧辊压扁区达到最大;离支承辊长度方向对称面越远,过盈配合面上的微动滑移量越大,且压扁区边部的周向滑移量最大,压扁区中部的轴向滑移量最大;支承辊外径不变时,辊套厚度与过盈配合面等效应力成正比,与微动滑移量成反比;摩擦系数对等效应力影响很小,但与微动滑移量成反比;当过盈量增大时,配合面上的接触应力和应变都增大,微动滑移量先增加后趋于稳定;轧制力增大导致过盈配合面微动滑移量和轧辊压扁区等效应力增大,但弯辊力对等效应力及微动滑移的影响均较小。     

地铁车站施工对邻近管线影响的三维数值模拟

随着城市建设步伐的加快,地铁工程施工对邻近管线的影响问题日趋突出.本文以北京地铁某车站工程为背景,借助大型有限元程序ABAQUS建立了三维隧道-管道-土体耦合模型,详细模拟了车站施工过程对邻近管线的影响.计算结果与现场量测数据基本吻合,验证了数值分析的可靠性.通过管道应力、局部倾斜、附加最大弯矩和地表沉降槽限值的验算,对管线的安全性进行了评估.