基于弹塑性压力中性层偏移的棒材二辊矫直回弹模型

基于二辊矫直变形工艺特点和弹塑性压力中性层偏移理论,确定应力中性层的位置;在考虑中性层偏移和材料硬化的条件下,结合二辊矫直理论和矫直变形应力-应变关系,提出新的双线性矫直拟合方法;在此基础上利用微元法对棒料内部的金属进行弹塑性变形分析,给出新弯矩比公式的同时,提出中性层偏移半径比的概念;最后,结合纯弯回弹理论建立棒料矫直挠度回弹数学模型,并就中性层偏移对棒料矫直回弹影响进行实验分析和验证。实验结果表明:回弹理论计算值与实验数据吻合较好,其最大相对误差为6.45%,明显低于忽略中性层偏移时的相对误差31.65%,证明了理论分析的正确性和模型的有效性。     

利用塑性5ε_t与中性层偏移的二辊矫直辊型设计方法

为了提高棒材二辊矫直机的矫直精度,依据棒材矫直工艺特点和矫直辊磨损区域分析,提出了"凹三凸二"的矫直辊组合形式及辊型设计方法。在辊型设计过程中,根据棒材矫直的实际变形规律,提出了塑性5εt矫直应力应变拟合原则,更加准确地描述了棒材矫直变形的应力应变关系;结合微元法对矫直棒材内部金属的受力状态及中性层偏移进行分析,推导出了含有硬化系数与中性层偏移的新弯矩比公式。在此基础上,通过对矫直力与辊面磨损关系以及残余应力和弹性芯对隐患挠度影响的综合分析,精确给出了矫直不同规格棒材时辊腰段的反弯曲率比范围,从而能最大限度地降低辊面磨损,克服因残余应力回复而导致矫直质量不稳定的缺陷。基于上述理论和方法,给出了具体设计实例,并对矫直过程进行了数值模拟分析,给出了矫直过程中影响棒材矫后精度的各参量状态。结果表明:设计辊型的残余直线度为0.64mm/m,隐患挠度为0.202 4mm/m,预测弹复后直线度小于0.85mm/m,从而显著提高了棒材的矫后精度及其稳定性,同时也验证了该设计理论与方法的正确性及有效性。     

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。     

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.     

电梯导轨矫直压弯挠度理论计算与数值模拟

为使导轨的平直度达到高速电梯的要求,通过应用弹塑性理论,建立了电梯导轨在矫直过程中的数学模型,模型给出了电梯导轨在反弯矫直过程中挠度、弯矩、曲率以及中性层之间的关系,并获得了矫直压下量的取值范围. 通过有限元软件ANSYS分析验证了理论计算得到的矫直压下量取值的可靠性,并证明能够使矫直后的导轨符合使用要求.     

非对称截面梁纯弯曲中性层偏移理论解析

非对称截面梁纯弯曲时几何中心层与应变中性层不重合,传统弯曲回弹理论分析方法无法准确计算应变中性层位置,使非对称截面梁弯曲零件的展开弧长和弯曲回弹后的曲率计算出现显著偏差。小曲率平面弯曲弹复理论在任意截面梁平面弯曲情况解析分析中具有独特优势。以槽钢纯弯曲为例,通过小曲率平面弯曲弹复理论计算非对称截面梁纯弯曲时的应变中性层及弯曲回弹后的曲率,并与实验数据相比较,结果较为吻合,可以达到精密加工的精度要求。通过对槽钢纯弯曲时中性层偏移率的分析可知,中性层相对偏移率与截面几何特征、材料性能、初始曲率、弯曲曲率等因素紧密相关,且均为非线性关系。该理论分析结果对非对称截面型钢的精确弯曲和矫直具有重要的工程应用价值。     

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·     

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。     

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.     

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。     

多极边界元法在轧件矫直变形分析中的应用

采用多极边界元法分析矫直过程中轧件的变形情况。对不同矫直力下几何中心层上下部分的塑性变形区的变化规律进行分析,着重讨论中性轴上节点的塑性变化。通过算例分析表明,当矫直力为250kN时,中性轴上节点的塑性变形比相邻两侧的塑性变形小,随着矫直力的增大塑性变形差异逐渐消失,当矫直力达到500kN时形成一个相对平缓区。同时在矫直力作用下中性层会发生偏移,这是矫直过程中压弯量给定不准确的重要原因之一。这些结果通过有限元法是无法模拟得到的。     

辊式矫直中H型钢断面畸变的仿真分析

现有的H型钢矫直理论在求解压下量时未考虑断面畸变现象,无法取得理想的矫直效果. 本文应用有限元分析软件ANSYS建立了H型钢辊式矫直时一个矫直单元的有限元仿真模型,研究分析了典型规格H型钢矫直时断面畸变及其主要影响因素和影响规律. 结果表明,H型钢矫直时断面畸变主要是腹板凹陷,其对矫直压下量设定的影响不可忽略;而影响腹板凹陷量的主要因素包括矫直压力、侧向间隙和矫直辊圆角半径等,三者的影响规律均为相应参数的二次函数形式. 最后给出了典型规格H型钢的矫直腹板凹陷量回归公式. 在实际矫直时,实际设定压下量应为理论压下量与腹板凹陷量之和,可取得理想的矫直效果.     

FEM simulation and experimental verification of roll forming and springback process under complex contact conditions

The application of advanced high strength steel(AHSS) has an important significance in the development of the lightweight of automobile,but the parts made of AHSS usually have defects,such as fracture and large amount of springback,etc.In this paper,a model of multi-pass roll forming and springback process of AHSS is established with finite element software ABAQUS.Then a roll forming experiment is performed,and simulation and experimental results have been compared and analyzed.The model is established under complex contact conditions,including self-contact condition.The results shows that during the process of sheet bending,large Mises stresses appear at bending corners.The smaller the bending radius is,the larger the Mises stress and strain are.Thickness of sheet metal changes differendy if the bending radius is different.When the bending radius exceeds a certain limit,the change tendency of the sheet thickness turns from increase to decrease.     

2.45GHz柔性微带天线的设计及传感特性

设计一种共面波导馈电的2.45 GHz柔性微带天线, 通过在高频结构仿真(HFSS)软件中构建3层人体组织模型（皮肤 脂肪 肌肉）, 仿真分析人体组织对天线关键参数的影响, 优化柔性天线的结构参数, 并研究柔性微带天线在弯曲状态下的传感性能. 测试结果表明: 天线中心频率在2.40 GHz处的回波损耗为-26 dB, 工作频带为2 030~2 770 MHz; 天线弯曲时中心频率发生偏移, 可应用于测量弯曲状态下的不同曲率半径.     

基于遗传算法的管材矫直优化

针对管材矫直质量问题,利用单向弯曲的方式,建立了矫直过程的力学模型,提出了优化的目标函数,建立遗传算法模型对矫直工艺参数进行了优化,得出了合理的工艺参数值.将该工艺参数值用于实际加工中,能显著提高管材的矫直质量.     

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.     

超短半径径向水平井转向机构仿真研究

困扰径向水平井钻进的主要问题之一是钻杆弯曲转向前进运动困难，为此采用ANSYS仿真软件对转向器系统构成、滑道截面形状和轨迹、材料模型、约束载荷进行了系统分析，建立了仿真模型。仿真与实验数据对比表明所建仿真模型是可行的，分析了滑道阻力变化对钻进的影响．结果表明，钻进失败的主要原因是钻头中心线与校直中心线存在一定的角度，钻杆的前进轨迹偏离理论值，或与地层干涉或再次发生弯曲变形。钻杆与转向器滑道的接触状况变坏，阻力大幅增加也是导致钻进失败的原因。     

基于滚动优化的校直工艺理论及实验研究

在分析细长轴类零件弯曲变形的基础上 ,结合行程控制校直工艺计算方法 ,将多弯曲点轴类零件的校直工艺问题作为一种优化问题进行讨论 ,反向校直弯曲作为约束条件之一 ,利用滚动优化算法 ,实现校直工艺实时预测算法 ,得到实时校直压点、支点和行程信息。实验研究表明 ,此算法满足校直精度要求 ,对全自动校直机设计开发有一定指导意义     

工程机械用类槽钢矫直工艺有限元模拟

工程机械用类槽钢一引导轮的生产是目前国内类槽钢生产中的空白,其再加工产品主要用于大型机械设备,由于断面形状复杂,产品要求精度高,因此在轧制成型后需要进行冷矫直。采用有限元分析软件ANSYS／LS-DYNA对工程机械用类槽钢矫直工艺进行了模拟研究。研究表明：采用合理的矫直方案确定压下量,能够准确对变形类槽钢进行平直度矫正。矫直过程中的变形主要沿矫直纵向方向上,由于复杂的断面形状使得模拟矫直后应力分布无明显规律,腰部与腿部厚度不同致使产生的应力值不同,同时个别部位存在应力集中。