弹塑性弯曲理论与冷绕螺旋弹簧的回弹

该文从弹塑性弯曲理论出发,讨论了冷绕螺旋弹簧时簧丝横截面内的应力与应变、弯矩与簧圈曲率的关系。由于绕制螺旋弹簧时,塑性弯曲很大,该文采用以渐近线代替M～(1/ρ)曲线的方法找出回弹后的残余变形值。又由于弹簧圈弯曲后中性层已发生偏移,根据中性层在回弹后仍为中性层的设想,从而获得了一些计算芯轴直径的合理的理论公式。     

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。     

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。     

宽板弹塑性纯弯曲的一个精化理论

本文采用Q次Lagrange分段插值来逼近材料的真实应力应变关系,对于宽板的弹塑性纯弯曲问题,提出了一个考虑应力中性层、无伸长层及截面的几何中心层分离效应的精化理论。推出了计算变形时板内的径向应力、周向应力、板厚变化、弯矩以及完全卸载后弯曲角的回弹量计算公式。算例表明,理论结果与实验结论一致。本文的结果,对于板材的弯曲成形研究具有重要的意义。     

球扁钢的矫直角及轴向矫直解析模型

球扁钢是重要的船用型钢,其截面不对称造成轧制冷却后严重的内应力弯曲,需要在专用矫直机上进行双向同矫,但矫直规程基本依赖技术人员的经验,调试周期长、成本高.为了提高球扁钢的矫直精度和效率,研究了球扁钢矫直角的范围及作用,并基于小曲率平面弯曲弹复理论建立了球扁钢轴向矫直解析模型,用于快速计算球扁钢轴向矫直回弹后的曲率及矫直...     

双金属复合板的拉伸回弹特性研究

以弹塑性力学理论为基础,对双金属复合板在平面应力状态下的拉伸回弹过程进行解析,得出回弹残余曲率及残余应变中性轴偏移量的解析方程,继而结合有限元仿真和试验分析钢-铝复合板的拉伸回弹变形行为。研究表明,复合板拉伸回弹后呈现纯弯曲状态,残余曲率随着载荷的增大而增大,对于任意材料的双金属复合板均存在一个复合配比值,在该值下拉伸回弹产生的残余曲率最大。     

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。     

径向水平井造斜器内钻杆的弯曲状态分析

分析了连续管钻杆弯曲状态的各种影响因素及影响程度，结果表明，由于连续管材料变形强化度低，钻杆塑性变形有限，在分析钻杆反复弯曲应力状态时，可不考虑强化和塑性变形的面积效应，采用弹性－刚塑性材料模型及平面应力假设，建立了内压作用下钻杆弹性层与曲率的关系以及钻杆的极限弯矩，应变中性层与轴向力，内压的关系。分别结果表明，钻杆弯曲主体的中性层随弯曲曲率的变化很小，但内压和轴向力对中性层的位置有明显影响，在内压和沿程阻力作用下，钻杆的弯曲表现为横截面变形的压弯特征和轴向弯曲的拉弯特征，这为控制钻杆的截面变形和设计造斜器滑道提供了理论基础。     

径向水平井造斜器内钻杆的弯曲状态分析

分析了连续管钻杆弯曲状态的各种影响因素及影响程度。结果表明 ,由于连续管材料变形强化度低 ,钻杆塑性变形有限 ,在分析钻杆反复弯曲应力状态时 ,可不考虑强化和塑性变形的面积效应。采用弹性刚塑性材料模型及平面应力假设 ,建立了内压作用下钻杆弹性层与曲率的关系以及钻杆的极限弯矩、应变中性层与轴向力、内压的关系。分析结果表明 ,钻杆弯曲主体的中性层随弯曲曲率的变化很小 ,但内压和轴向力对中性层的位置有明显影响 ;在内压和沿程阻力作用下 ,钻杆的弯曲表现为横截面变形的压弯特征和轴向弯曲的拉弯特征。这为控制钻杆的截面变形和设计造斜器滑道提供了理论基础。     

宽板弹塑性弯曲的解析分析

本文用连续应力——应变折线来拟合真实应力——应变曲线,根据平面应变和体积不可压缩假设,从全量理论导出了宽板弹塑性弯曲的三维应力和外力矩的解析公式,并根据求得的外力矩,计算了弹复后的中性层半径。与幂强化或刚线性强化(包括理想刚塑性)导出的解相比,本解析法明显地提高了计算精度。     

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.     

平面弯曲弹复理论及其工程应用研究进展

弯曲回弹是一种普遍的金属成形现象。随着材料加工技术的飞速发展以及产品制造业竞争的日趋激烈,对弯曲回弹的准确预测和精确控制成为亟需解决的关键问题。本文总结了燕山大学赵军课题组近几年关于平面弯曲弹复问题的研究工作,主要包括平面弯曲弹复方程、纯弯曲三定理及其在扩径矫圆、缩颈矫圆、过弯矫圆、大型管件矫直、型材拉弯、型钢多辊矫直和对称式三辊矫圆等方面的工程应用。这些研究成果不仅进一步丰富了经典弹塑性弯曲理论,也为工程中平面弯曲回弹问题的准确预测提供了理论依据。     

矩形截面型材拉弯弹复研究的实验新方法

以往的拉弯实验研究都是基于传统的拉弯成形机,设备造价高,操作复杂。本文以矩形截面型材为研究对象,基于弹塑性弯曲工程理论的基本假设和应变的可叠加原理构建了矩形截面型材拉弯的力学模型,讨论了拉弯变形后型材横截面上应力应变分布的不同情况,进一步揭示了拉弯成形的变形机理。设计了一种新型的拉弯实验模具并开展了矩形截面型材拉弯弹复的实验研究,针对某一矩形截面型材,在弯曲半径为200 mm和300 mm时,获取了型材回弹后的半径与截面拉力的关系。利用有限元分析软件ABAQUS开展了基于物理实验的有限元模拟分析,物理实验和有限元分析所获得的拉弯弹复规律与理论解析结果一致,数据吻合。该模具造价低廉,结构简单,操作方便。实验结果可靠,具有一定的理论研究和工程指导价值。     

板边预弯弹复解析及实验研究

采用双线性硬化材料模型,基于小曲率弯曲变形假设,建立了预弯成形弹复理论解析模型,得到了预弯回弹后弯曲角与工艺参数之间的数学表达式。用VC软件编程进行数值计算,并进行了实验验证,理论计算结果与实验结果比较一致,验证了理论解析的正确性。研究结果为实际生产快速准确制定预弯成形工艺参数提供了理论依据,为大型直缝焊管板边预弯成形工艺规划CAPP系统设计奠定了理论基础。     

叠梁纯弯曲正应力的理论与实验分析

依据平截面假设,得出不考虑滑移的叠梁纯弯曲时的正应力公式。用AB胶将1根铝质梁和1根钢质梁组成叠梁,进行纯弯曲正应力电测实验。实验表明,叠梁只要上下梁之间粘接牢固,在弯曲变形过程中无相对错动,叠梁可视为整梁,则叠梁在纯弯曲时满足平面假设条件,按整梁计算正应力是可行的。     

有初始曲率宽板弹塑性弯曲下应力与应变分析

对有初始曲率平板的弹塑性纯弯曲进行了详细的理论分析，导出了其应力与应变的计算公式，从理论上证明了曲板在完全塑性弯曲阶段中性层面位置将向内移动，并给出了中性层面半径的计算公式。     

宽板弯曲问题的应力中性层与应变中性层

对宽板纯弯曲问题进行了分析，给出了应变中性层和应力中性层的表示式，用数值方法计算得到了应力中性层和应变中性层的关系。指出了虽然应力中性层和应变中性层都是内移的，但应力中性层的内移量小于应变中性层，并证明了这一结果适用于更一般的情况。     

刚/粘塑性梁纯弯曲的研究

应用材料力学的研究方法,从变形几何方程、本构方程、静力学关系三方面进行0合分析,得出了刚/粘塑性纯弯曲中性层曲率与梁中正应力的计算公式,讨论了刚/粘塑性弯曲对载荷的限制条件.     

基于应变的纯弯曲梁弹塑性分析

本文基于截面上应变分布,在平截面假定下,通过截面最外层纤维应变得到截面上其它点应变．给出了一种分析纯弯曲梁弹塑性问题的方法。应用该方法计算抵抗弯矩以及由于塑性应变损失的抵抗弯矩,并对给定材料和截面形式的纯弯曲梁绘制了m与e之间的关系曲线,以便于分析计算。