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.     

方管V形辊矫直机压弯挠度设计

采用一种新型的V形辊矫直方式,基于矫直理论,对尺寸为22×22×3(mm3)紫铜方管的矫直曲率方程式进行了推导。计算出了V形辊的压弯挠度,为以后整机的设计提供了重要数据。     

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·     

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.     

薄壁短管矫直机的研制

薄壁短管矫直机是为了解决军工急须的高精度合金薄壁短管矫直需要,由电子工业部12研究所提出,由北京钢铁学院机械工程研究所、电子部12所、北京冶金设备自动化所共同研制而成的。在经过国内调研、国内外专利检索发现无此类专用矫直机之后,大胆采用单机座三辊(一凸二凹,120°配置)两辊(一凸一凹,对置、单导板)合用机型,根据自己建立的单向多曲率段组合的反弯曲线矫直原则,用双包络或公法线原理进行辊型设计,经过两年多的设计、制造、安装调整,于1986年5年开始了试生产调试,通过     

管棒材矫直辊辊形曲线的一个简化计算法

管棒材矫直辊形状的精确计算与制造对产品质量和经济效益有重要作用,这已由生产实践证实.国内外提出了若干形式不一而结果相同的计算方法一般地说,其计算过程都比较复杂.本文提出了一个新的简化计算法,而仅需代入三个公式,即能求得精确的辊形曲线,更适用于实际生产.     

斜轧辊形曲面的数学分析

本文在斜轧成型生产实践的基础上,将运动中的轧件与轧辊的相互关系抽象为曲面族和包络面的问题,然后用求包络面的方法导出了在已知轧件曲面的轴向剖线时辊形曲面方程的通用公式。并讨论了轧件为球、柱、锥、弧锥四种形体时辊形曲面方程,为斜轧辊形设计、制造、检查提供了数学分析方法。     

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.     

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。     

带材的新型矫直方法——拉弯矫直

本文主要是从矫直原理方面论证矫直薄带材和高强化系数带材的弯曲矫直和拉伸(张力)矫直的局限性,以及拉弯矫直的优越性。认为拉弯矫直是薄带材的更有效的新的矫直方法。文内的分析和推导,为确定拉弯矫直的具体方案和选择工艺参数建立了理论基础和计算条件。     

3500T大直径管棒材液压矫直机研制

液压矫直机及其矫直工艺很大程度上决定着产成品的质量、成材率与附加值,而三点反弯式压力矫直法是最早采用的反向压弯矫直工艺。3500 T大直径管棒材立式液压矫直机,采用压机固定的精密型半自动化技术方案,通过基于刚度指标的整体式机架、高/微速精确定位的纵向移动平台、人性化的电液联动控制等系统设计,很好的解决了工件顶升、旋转翻料、扶持降落、纵向定位移动、定量化压力矫直等工艺难题,对大弯曲度变形(包括鹅头弯)的大直径厚壁无缝管等取得了良好的矫直效果。     

VC辊平整机板形调控性能的研究

以某厂连续退火平整机为研究对象,利用ANSYS有限元软件建立VC辊系静力学仿真模型,并研究了弯辊力、VC辊油压、轧辊辊径和辊套厚度对连续退火平整机板形控制能力的影响.结果表明,无论内、外弯辊如何配合,都不能达到只改变四次凸度的目的,不可能只通过内、外弯辊的配合来消除高次浪形;外弯辊的调控功效比内弯辊增大42%; VC辊油压的调控效果主要体现在二次凸度的改变上,改变油压后对四次凸度的影响不大;当VC辊承载时,油压不能始终保持辊套向外涨,承载时辊套可能发生反弯,向芯辊内凹陷;与大辊径相比,小辊径弯辊和油压的调控效果会增加,但辊缝横向刚度会降低;辊套壁厚的减小会使VC辊油压的调控能力有所提高.     

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.     

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。     

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.     

武钢2250热轧平整机不均匀磨损及板形调控特性

针对首次采用的兼有HCW和WRS两种机型特点的武钢2250热轧带钢平整机在平整过程表现出的工作辊磨损严重且不均匀、工作辊存在特殊的弯辊调节现象等问题,由连续跟踪测试发现该平整机在轧制服役过程中存在典型的"W"形工作辊磨损规律,通过定义磨损影响系数对"W"形磨损进行了分析.研究了工作辊磨损、工作辊窜辊和弯辊对板形调控的综合影响,并通过实验证明最终解释了热轧平整机特殊的弯辊调节现象.指出随着工作辊磨损的加剧,工作辊形成了特殊的"W"形磨损,使工作辊在板宽范围内形成了一定量的正凸度,造成辊缝凸度减小,必须通过使用工作辊由正弯辊向负弯辊逐渐变化的调节手段来增大承载辊缝凸度,以补偿平整过程中工作辊磨损和窜辊引起的承载辊缝凸度的减小,从而保证承载辊缝凸度的相对稳定.     

空间少自由度并联机构瞬时螺旋运动轴线曲面的几何表示方法

对于单自由度的平面机构或单自由度空间机构来说,机构中各个点的运动都是确定的。机构在运动过程中的一系列瞬时螺旋运动轴线所形成的曲面也是唯一的,比较容易求解,可以得到其数学表达式。但对于多自由度的空间机构来说,由于在每一个位形下,机构的运动有多种可能性,瞬时运动轴线所形成的曲面也不是唯一的,很难得到其数学表达式。本文通过求解空间机构在运动过程中的一系列瞬时运动轴线,利用几何方法绘制出空间少自由度并联机构的瞬轴曲面,从而可以更直观地了解少自由度并联机构的空间运动。     

基于局部等距嵌入的各向异性曲面网格生成（英文）

提出了一种新颖的各向异性曲面网格生成方法.不同于之前依赖于全局共形嵌入或高维等距嵌入的方法,该算法以局部等距嵌入的思想为基础.为了实现等距嵌入的目标,我们将原始曲面分割成圆锥曲面集,对曲面片逐一进行处理.首先,利用双射参数化将圆锥曲面嵌入到平面,然后,在参数域进行各向异性网格生成,最后,将圆锥曲面映回原始曲面.为了处理不同圆锥曲面之间的缝合问题,我们使当前圆锥曲面包含之前未处理的边界,使得边界附近的三角面片可以在当前迭代中处理.大量实验验证了本文算法的鲁棒性.相较于之前的各向异性网格生成算法,本文的算法能够更加鲁棒地处理高亏格网格,且能够得到与输入网格逼近误差更小的结果.     

Dressler方程及其在反弧流动中的应用

本文采用Dressler方程这一非恒定浅水流动方程组,建立了溢流反弧曲面上的流动模型,用这一模型较好地计算了反弧曲面上压力与水深分布,并对流线坦化进行了研究.理论模型指出了在坦化小的条件下反弧半径的选择标准,计算结果与实验资料的比较表明,Dressler方程是一种有效的计算曲面边界流动问题的模型,其显著的简单实用性使这一模型具有一定的应用前景.     

长行程窜辊热轧平整机辊形一体化改进与应用

针对某厂热轧平整机工作辊局部磨损严重及由此引起的辊系板形调控能力变得十分复杂等问题,提出适用于热轧平整机工作辊的磨损模型,基于此分析工作辊服役过程中特殊磨损形状对板形调控能力的影响规律。对工作辊和支持辊辊形进行仿真分析与理论研究,提出热轧平整机一体化辊形配置并进行工业轧制试验。研究结果表明:原有辊形配置不合理,易造成工作辊的不均匀磨损、工作辊过度挠曲和有害接触区过大等问题;新辊形配置使弯辊力调节比率由50%-70%缩小到25%-35%。