剪切下料问题的几何分析

本文针对剪切下料问题中存在的不足,从裂纹扩展的角度出发,以两个剪刃处产生的裂纹在扩展后必须相遇及保证剪切质量为前提,对剪切下料过程中影响剪切质量的径向间隙、轴向间隙、棒料直径及剪刃和棒料的接触长度进行了综合的几何分析,并以此为基础探讨了适宜的剪切下料方法。本文为径向夹紧剪切下料提供了必要的理论依据,实验证实了理论分析的正确性。     

棒料塑性剪切过程中裂纹的形成及扩展行为

通过轴向压力作用下棒料塑性切口工试验，获取了剪切分离面上断裂区形态，结果表明：断裂区呈对称月牙状，断裂面积比率随轴向压力的增大而减小。结合理论分析，提示了剪切过程中裂纹首先产生于棒料上活动剪刃与固定剪刃交叉的两水平端点，并沿活动剪刃和固定剪刃刃口迹线扩展。裂纹为Ⅱ、Ⅲ型的混合型，其中Ⅲ型裂纹扩展速度对于断裂区形态起着决定作用。     

一种脆性材料断料方法的理论研究

从“防止裂纹之害”到“利用裂纹之利”,裂纹力学与金属切割交叉结合形成了一门新技术——应力下料.而它的首要任务就是设计低应力脆断敏感的应力状态,使材料易于脆断.通过对脆性材料在不同外载荷作用下破坏时断口裂纹扩展形势的分析与比较,找出了合理的脆性棒料的应力状态及预荷方式的类型,确定了脆性材料的裂纹破坏模式为拉剪破坏.并提出使脆性棒料处于低应力脆断敏感状态的一种理论方法——轴向拉伸法,形成轴向拉伸及径向断料的复合下料方式.     

应力法剪切断口附近区域的细观分析

借助于扫描电镜对轴的应力法剪切断口的剖面试样进行了观察，观察结果表明：应力法剪切下料的剪切塑变区类似平盘形，且断口的轴向塑变深度很小，仅为０．１ｍｍ量级．这对提高下料精度和材料利用率均具有现实意义。     

下切式平行刃剪切机剪切过程的仿真模拟

提高剪切机剪切效率以及降低能耗是目前轧钢生产的首要目标,这就需要对钢坯件在受剪过程中的变形机理有充分的了解,也是提高钢坯件断口质量和优化剪切条件的首要前提。本文以某轧钢厂下切式平行刃剪切机为研究对象,利用MARC软件对在剪切过程中的钢坯件受剪切过程进行了弹塑性大变形三维有限元仿真模拟,分析了钢坯件在受剪切过程中弹塑性变形的形成规律、应力发展规律以及剪刃表面力的分布规律。了解了钢坯件在此过程中的应力分布状态,为优化剪切条件、设计产品结构、分析产品质量、缩短生产周期等方面提供了科学的依据。     

热应力对金属棒料内部损伤的机理研究

针对棒料热应力变频振动的下料方法,建立了带V型槽棒料在分段强制冷却过程中的热力耦合模型,利用ANSYS有限元软件,获得了棒料在强制循环水冷却过程中内部应力场的分布.数值模拟结果表明,棒料内部最大拉应力点位于V型槽尖端正下方0.34 mm附近,该处的轴向拉应力已超过材料的强度极限,在V型槽所在棒料断面上靠近尖端点处产生一条环形损伤带,在水流速度下,该损伤带随着绝热边界宽度的增加先增大后减小,存在一个大约2 mm宽的最佳绝热边界,可使损伤的程度达到最大.在等绝热边界宽度下,损伤带随着水流速度的增加逐渐地增大,当水流速度大于5 m/s时,对棒料的内部损伤较小.实验结果表明,有热应力作用比无热应力作用的棒料下料时间减少了15%以上,从而验证了热应力损伤对棒料下料作用的有效性.     

高应力下干砂与饱和砂单剪特性比较

在自行改造、加工的高应力单剪仪试验系统上,对饱和粗砂、干粗砂、饱和细砂、干细砂与钢材、混凝土界面的剪切特性进行了正交试验研究.经过对试验数据的回归分析发现,高应力单剪条件下的剪应力-剪切位移关系曲线段与双曲线模型较一致.干砂界面的初始剪切刚度和界面抗剪强度均大于同基底下饱和砂界面的值.通过对试验数据的方差分析知,相对于土性和基底材料两影响因素,砂的干湿状态对剪切特性的影响比较显著.     

钢板-型钢双剪试件的界面粘结性能试验研究

为验证粘贴钢板的不同厚度、层数及宽度等因素对钢–钢界面粘结性能的影响,通过改进的双剪试验装置,对钢板–型钢双剪试件进行了轴向拉伸试验研究,分析在各因素影响下,粘结界面上的应力分布特点、粘结剪切破坏过程、破坏特征、钢板应变发展及分布规律,得出钢板与型钢的粘结应力分布规律和粘结剪应力-滑移曲线,提出钢板型钢界面粘结承载力的计算公式,且计算结果与试验结果吻合良好,研究成果为粘钢法加固钢结构计算理论建立及加固设计提供了试验依据。     

关于应力切削的研究

本文从研究金属切削刃前区的应力状态入手,人为地改变这种应力状态,进行“应力切削”,达到由应力实现分离被加工材料的目的。本方法的切削效果近似于楔角为零度的理想刀具的切削;且对材质无任何影响,符合下料工序的要求。文中对这种方法的理论依据及其应用进行了工程实践,结果表明,这种方法不仅可行,而且具有高效率和低能耗的潜在优势。     

机身壁板内压剪切联合加载试验研究

为揭示内压剪切联合载荷作用下机身壁板承力特性,采用D夹具模拟机身壁板边界条件,通过充气的方式施加内压载荷,通过扭转单闭室盒段的方式施加剪切载荷,并完成了内压试验、剪切试验和内压剪切联合试验。试验实测应力与理论结果吻合良好,试验显示内压剪切联合试验机身壁板蒙皮的应力水平和应力分布是内压试验和剪切试验机身壁板蒙皮应力水平和应力分布的叠加。但由于内压载荷作用下机身壁板外法线方向变形和剪切载荷作用下机身壁板内法线方向变形的叠加,导致内压剪切联合试验中蒙皮的实测应力与理论应力的误差较单独载荷试验的误差增大,应力分布精密度也变差。     

剪切机间隙动态分析

剪切机是乏燃料后处理的关键设备.其高稳定性是工程研究对象.剪切间隙对剪切质量有着密切的关系.利用激光位移传感器记录间隙变化,并使用Origin软件对实验数据进行拟合分析,本文对剪切运动由于工件、刀具间的挤压应力造成的间隙变化以及间隙变化趋势、主刀形变趋势进行实验的数据分析研究,对剪切机剪切运动中的动态间隙变化进行研究分析.     

聚合物挤出成型过程的实验应力分析

为了探明高聚物熔体在模腔内的应力分布状况，提出了实验应力分析法，实验表明，大多数聚合物在熔融状态下具有暂时双折射效应，从而可借助于偏光仪聚取应力干涉条纹图，实验所得的应力条纹图与理论推导所得的曲线族是一致的。文中也给出了在多种口模处的剪应力分布情况。     

Color change characteristics of two shear-sensitive liquid crystal mixtures （BCN/192, BN/R50C） and their application in surface shear stress measurements

A previously determined surface shear stress measurement technique using shear-sensitive liquid crystal (SSLC) coating is extended for use in wind tunnel-like conditions. Simple and common everyday equipment is used in the measurement; in particular a tungsten halogen light bulb provides illumination. The color change characteristics of two SSLC mixtures, BCN192 and BN/ R50C, are investigated. BCN/192 is found sensitive to both magnitude and direction of the shear stress at different shear stress levels with little noise, and is suitable for surface shear stress distribution measurements. The spatial shear stress vector distribution beneath a tangential jet is obtained using BCN/192, although the magnitude is not fully calibrated. BN/R50C is found to be sensitive to shear stress magnitude, but only slightly sensitive to shear stress direction at both low and high levels. Moreover, jumps in the reflected hue are found when the viewing orientation is perpendicular to the shear stress direction. These characteristics render the use of BN/R50C for surface shear stress measurement difficult.     

高应力下石英砂与不同结构接触面抗剪强度的试验研究

通过对标准石英砂与不同基底的界面剪切特性进行的试验，确定了高应力作用下峰值剪应力、残值剪应力与正应力的数学模型与变化规律。提出高应力作用下石英砂与结构接触面的剪切特性的研究应充分考虑基底材料的刚度大小和土体颗粒的破碎效应。     

AerMet100钢动态剪切性能数值仿真研究

根据AerMet100钢动态剪切试验结果,基于ABAQUS/Explicit动力学分析软件对AerMet100帽形试件的绝热剪切敏感性、临界速度以及绝热剪切带的宽度进行了数值模拟分析,模拟结果与实验吻合较好. 在此基础上,研究了AerMet100钢绝热剪切敏感性与加载速度的关系,分析了AerMet100钢试件在动态加载过程中的应力场分布、绝热剪切带的演化过程以及温度场分布. 研究结果表明,剪切区域特征单元的承载能力随加载速度的提高而降低,剪切带形成的临界速度在32 m/s左右,剪切高温区集中在微米量级的带状区域.      

基于ADAMS的连铸板坯摆式飞剪刚柔耦合仿真分析

采用刚柔耦合系统动力学方法对摆剪剪切钢坯的过程进行仿真,并对摆剪性能进行评估。给出了加载最大剪切力时摆剪各关键连接处所承受载荷的时间历程曲线以及曲轴的应力云图和沿轴向的变形。结果表明,曲轴的机械性能满足生产需求。     

土石混合体原位试验的颗粒流数值模拟分析

基于颗粒流理论和PFC程序,解决了不规则碎石(clump)的生成、恒定法向荷载施加、剪切面的含石量等问题后,建立了土石混合体原位试验的颗粒流数值模型,对不同含石量、法向应力下土石混合体的直剪试验进行模拟,并与原位直剪试验的结果进行比较.结果表明：随着含石量增加,剪切应力及其峰值增大,剪切应力峰值对应的剪切位移减小;在低法向应力条件下,土石混合体表现为剪胀;在高法向应力下,土石混合体表现为先剪缩而后剪胀,并呈现出压剪破坏特征;剪切面附近分布的不规则碎石在剪切过程中出现挤压滑动与滚动,使得剪切破坏面出现凹凸,而且剪应力、法向位移、应变能随剪切位移增加而出现波动和平缓段;数值试验所得剪切应力峰值略高于其试验值,减小模型颗粒半径,可以有效降低计算的剪切应力峰值.     

非牛顿特性下冷挤压流体动力润滑模型的建立

应用磨擦学和金属塑性成形理论，对冷挤压工艺中的流体动力润滑机理进行了分析。针对冷挤压高压、大剪应变率工况下，润滑剂呈非牛顿特性的特点，运用Ostwald非牛顿体模型，分别建立了冷挤压非稳定流体动力润滑状态和稳定流体动力润滑状态的数学模型，并运用该模型对以蓖麻油作润滑剂的纯铝冷挤压进行了分析。计算结果揭示了冷挤压过程中，润滑油膜厚度及油膜压力的分布。     

The Applied Research of Fracture in Three-point Bending to Blanking of Bearing Steel

The application of fracture in three-point bending to blanking of bearing steel is studied in this paper. Several mechanical models of stress blanking are discussed at first. And then the experiments have been made in special equipment of three-point bending designed by us. Several problems, such as the suitable span, the relations between bending and tension bending complex, the ratio of blanking length to the diameter, the relations of blank length to force, the feature of fracture, are studied through the experiments. The suitable parameters of three-point bending to blanking, depth and tip radius of notch and the ratio between blanking length and stick diameter have been proposed.     

镀层金属在冲裁变形过程中流动规律的研究

IT制件冲裁断面的氧化现象会降低接触面的导电性,并最终导致零件的功能失效.本文建立了平面应变刚塑性有限元分析模型,对冲裁变形过程中镀层金属的变形和流动情况进行了数值模拟;提出冲裁后断面镀层金属分布的估算方法,并以常用的锡镀层锡磷青铜带为例,进行了实验验证.研究结果表明:冲裁变形过程中,镀层金属主要流入到冲裁断面的圆角带和光亮带上;采用基于数值模拟的断面镀层金属含量估算方法获得的断面光亮带上镀层金属含量和试验结果一致.本文所提出的方法可以用来在模具设计阶段评估不同冲裁工艺参数下冲裁断面的镀层金属含量,从而优选出断面镀层金属含量高的方案,从而达到提高断面抗氧化能力的目的.