灌浆岩石锚杆拉拔变形和刚度的理论解析

岩石锚杆的变形计算是锚固工程设计中的一个关键因素。基于协调剪切变形段锚杆和岩体间剪切变形刚度的线性假定,不协调剪切变形段锚杆和岩体间剪应力沿杆长呈幂函数型分布的假定,通过荷载传递微分方程,对全灌浆锚杆和有自由端灌浆锚杆的拉拔变形和刚度进行了理论分析,推导出沿杆长剪应力分布函数、轴力分布函数和位移分布函数,进而可获得锚杆最大拉拔力和拉拔荷载–位移曲线。根据剪滞理论,由灌浆锚杆周围岩体单元应力平衡微分方程,推导出锚杆与岩体之间剪切弹性变形刚度的计算公式。与其它理论结果比较,表明本分析方法是合理的、可行的,对于灌浆锚杆变形、刚度及强度设计具有参考价值。

固溶时效Cu-0.88Cr合金连续拉拔变形断裂行为

对经980℃×1 h固溶＋460℃×4 h时效处理后的Cu-0.88Cr合金进行了多道次连续拉拔变形,通过拉伸试验获得了不同应变条件下Cu-0.88Cr合金断面收缩率的变化规律,并利用扫描电镜观察了Cu-0.88Cr合金断口形貌,揭示了Cu-0.88Cr合金断面收缩率与断口形貌的内在关联。结果表明：Cu-0.88Cr合金断口形貌与断面收缩率密切相关。随着应变量从0增加到4.9,断面收缩率从44%增加到68%并后续基本保持不变,合金断裂形式由等轴韧窝＋撕裂转变为等轴韧窝＋抛物线韧窝,并最终过渡到抛物线韧窝。进一步地,合金断口形貌的变化受微观组织中滑移带影响,随着应变量增加（0-4.9）,滑移带的数量、形态和方向发生明显变化。

拉拔变形程度和电磁搅拌对Cu-6%Ag合金组织及性能的影响

研究了拉拔变形程度和电磁搅拌对Cu-6%Ag合金组织、铜枝晶取向、抗拉强度和电导率的影响。结果表明:随着拉拔变形程度的增加,有、无电磁搅拌合金纤维状第二相的直径和间距不断减小,但合金的抗拉强度均增加,电导率均较铸态的有所下降;有电磁搅拌铸态合金的铜枝晶无取向,拉拔变形使铜枝晶的〈111〉取向增强;虽然有电磁搅拌合金中的纤维状第二相的直径和间距较无电磁搅拌合金的大,但其综合性能(强度和电导率)更优;电磁搅拌对拉拔变形后合金的抗拉强度影响不大,但却使电导率明显升高。

拉拔变形对中碳钢丝显微组织及性能的影响

研究拉拔变形对中碳钢丝显微组织及其性能的影响,结果表明,随着真应变的不断升高,晶粒尺寸不断变小,沿着拉伸方向被拉长,而珠光体晶粒未发生明显的拉长趋势,先共析铁素体基本保持网状组织:当真应变达到0.77以后,珠光体沿着拉伸方向被拉长;当真应变达到1.21时,纵截面上网状组织转变成纤维状;当真应变达到2.58时,很难清楚分辨先共析铁素体和珠光体,纤维化程度进一步加剧。当真应变较小时,中碳钢丝抗拉强度、扭转值随着拉拔真应变的增大而增加;当真应变超过2.8左右时,中碳钢丝抗拉强度随真应变增大呈抛物线形增加,但钢丝扭转值开始下降。

铸拉工艺生产钢铝复合导线中拉拔变形的能量法解析

根据铸拉工艺的特点和钢、铝变形性能，假设钢丝为刚性体，同时，假设变形体铝层的流动速度在截面上呈二次函数分布。在此基础上利用流函数建立了变形区速度场，并利用计算机对变形能进行求极小值，得到了变形区的速度分布及拉拔力。计算值与实测值比较吻合。

冷拉拔变形量对铜银合金线材组织性能的影响

对热型水平连铸制备的Cu-0.52Ag-0.22Cr铸态杆坯进行拉拔塑性变形(Φ16.00 mm→Φ6.00 mm)和时效热处理(450℃×2 h)后,进一步对Φ6 mm时效态试样进行了不同变形量(59.7%、75.0%、85.3%和95.3%)的拉拔塑性变形(Φ6.00 mm→Φ3.80 mm→Φ3.00 mm→Φ2.30 mm→Φ1.33 mm)。研究了不同拉拔变形量对时效态Cu-0.52Ag-0.22Cr合金微观组织、导电率和抗拉强度的影响规律。结果表明,Cu-0.52Ag-0.22Cr合金在冷变形过程中横截面组织由四周向内部产生不均匀变化,在纵截面上表现为沿轴向不断细化的条状纤维组织;随着变形量增大,合金导电率不断降低,抗拉强度先上升后降低;当冷变形量为75.0%时,合金导电率保持在较高水平87.3%IACS,同时,峰值抗拉强度达到559 MPa。在此情况下,合金力学性能的大幅提升主要取决于该过程中加工硬化效果显著。进一步增加总变形量,加工硬化效果下降,导致合金导电率和力学性能降低。

冷拉拔变形对纯铜组织及性能的影响

通过工业拉丝机对纯铜棒材进行多道次冷拉拔得到不同变形量的线材。对不同变形量的线材试样进行退火实验(400℃,1 h),研究组织形貌变化对其力学性能和电学性能的影响。试样的变形量由0增加至60%时,在拉拔方向上晶粒尺寸由101.3μm下降至17.6μm,截面方向上晶粒尺寸由103.4μm下降至16.4μm,晶粒呈现等轴状。变形量增加到90%时,在拉拔方向上晶粒尺寸为14.1μm,截面方向上晶粒尺寸为7.6μm,试样组织由变形晶粒和等轴晶粒组成。变形量由0增加至90%,试样的抗拉强度由221.5 MPa升至271.5 MPa;当变形量为60%时,其抗拉强度为244.9 MPa,延伸率达到最高值为51%,导电率为99.4%IACS。试样组织中晶粒的<111>+<100>取向比例与试样的延伸率成反比;通过原位拉伸观察表明,退火态试样的裂纹穿晶扩展,路径较曲折;而拉拔试样的裂纹萌生于变形晶粒内部,裂纹扩展路径较为平直。

Cu-20%Ag合金冷拉拔变形过程导电特性研究

通过定向凝固+冷拉拔变形工艺制备了不同线径的Cu-20%Ag(质量分数)合金微细丝线材。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了不同线径的Cu-20%Ag合金线材的微观组织演变,发现在拉拔变形过程中,Cu-20%Ag合金线材内部晶粒不断细化,共晶区域较之铜基体区域更为明显,当真应变为8.13时线材内部的共晶纤维细化至平均宽度500 nm左右。研究了Cu-20%Ag合金冷拉拔变形过程中组织性能的演变规律,探明了其组织演变对导电率变化的影响机理。Cu-20%Ag合金在拉拔变形过程中晶粒的细化和破碎导致的晶界面积增加是导电率降低的主要原因。

冷拉拔变形过程中含稀土铝镁合金腐蚀行为研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、电化学工作站研究了在不同冷拉拔变形量下,Al-3.0%Mg-0.12%RE(质量分数)合金微观组织和腐蚀行为的变化规律,探索了冷拉拔变形量和微观组织对合金耐蚀性的影响。结果表明:随着冷拉拔变形量增加,Al-3.0%Mg-0.12%RE合金中等轴状晶粒向纤维状晶粒转变,晶粒均沿拉拔方向拉长,垂直拉拔方向拉扁,晶界处第二相被拉长并随着晶界的变形逐渐向线状分布。合金点蚀均主要发生在合金中的第二相处,随着冷拉拔变形量的增加,Al-3.0%Mg-0.12%RE合金均匀腐蚀敏感性增强,但点蚀敏感性减弱,阻抗半径增大,耐蚀性变好。

拉拔变形和热处理对铜银合金组织性能的影响

以热型水平连铸制备的铜银合金为研究对象,对比研究了拉拔变形+热处理的3种组合工艺对合金电导率、力学性能,以及显微组织的影响。结果表明,在固溶和时效热处理之间施加85.9%的拉拔变形量,合金可在试验范围内获得优异的综合性能,电导率为51.91MS/m、显微硬度(HV_(0.1))为169.7、抗拉强度为541.6MPa,伸长率为15.5%。通过在固溶和时效之间施加拉拔变形,合金晶粒得到细化,且沿特定方向排布。同时,拉伸断口形貌以分布均匀的韧窝为主,且断口处较为平整。

拉拔变形量和退火工艺对铜包纯铁线材组织与性能的影响

采用拉伸复合法制备了铜包纯铁线材,研究了拉拔变形量、退火温度和时间对铜包纯铁线材组织与性能的影响。结果表明:随着拉拔变形量的增加,铜包纯铁线材铜、铁晶粒越来越小,铜晶粒呈现不规则形状,铁晶粒呈现典型的流变形特征,线材抗拉强度逐渐升高,导电率、伸长率逐渐降低;随着退火温度的升高和退火时间的延长,铜和铁的晶粒逐渐长大;随退火温度的升高,铜-铁界面铜、铁原子发生扩散,形成一定厚度的扩散层,线材的抗拉强度降低、伸长率提高,导电率先升高后降低;随着退火时间延长,复合线材的导电率和伸长率逐渐升高,抗拉强度降低。

冷拉拔变形量对Cu-Al2O3弥散强化铜合金线材组织性能的影响

对退火态Cu-0. 2%Al2O3弥散强化铜合金进行最大变形量达99%的冷拉拔加工,采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和拉伸试验机等测试手段,研究了冷拉拔变形量对合金微观组织、织构、导电率及力学性能的影响规律。结果表明:随着冷拉拔变形量的增加,合金的微观组织由较粗的长条形组织变成细长的纤维组织,并且经过大变形量冷拉拔加工后部分Al2O3颗粒发生了破碎;当变形量为0%时,合金的织构由黄铜织构{011}<211>和立方织构{001}<100>组成,冷拉拔变形量达到60%后,部分立方织构和黄铜织构逐渐转变为高斯织构{011}<100>和铜型织构{112}<111>;冷拉拔变形量对合金导电率几乎没有影响;合金的显微硬度从141 HV0. 3增加到161 HV0. 3,而合金的抗拉强度由492 MPa增加到637 MPa,屈服强度由452 MPa增加到605 MPa,伸长率由14. 0%下降至1. 0%,并且发现合金拉伸断裂为韧性断裂。研究结果表明Cu-0. 2%Al2O3弥散强化铜合金具有较优良的塑性加工性能。

拉拔变形量对TC4丝材焊接组织的影响研究

采用钨极手工氩弧焊机对Φ4.0 mm,Φ3.6 mm,Φ3.0 mm,Φ2.8 mm四个规格TC4丝进行焊接,焊接后再拉拔到Φ2.6 mm,变形量分别为57.8%,24.9%,19%,13.8%。对焊点和母材力学性能进行对比分析,结果表明,焊接后拉拔变形量为19%,13.8%时,试样均发生发生脆断,焊点处硬度值达到368.7 HV0.3,相比母材硬度310 HV0.3提高了18.9%;焊接后拉拔变形量为24.9%时焊点试样综合性能得以改善,没有发生脆断,但塑性较差,断后延伸率只有5.5%;焊接后拉拔变形量为57.8%时,焊点试样综合性能接近于母材一致,表现出良好的强度和塑性,抗拉强度为1060 MPa,断后伸长率为14%,断面收缩率为51%,显微硬度为311 HV0.3。这是因为焊接后经过一定变形量的热拉拔后,改善了焊缝脆化组织,粗大晶粒破碎、细化,提高了焊点处钛合金的力学性能。因此,要保证焊接后TC4丝材焊点的组织性能优异,焊接后拉拔工序应有足够的拉拔变形量。

复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心节点拉拔性能试验研究

对3种复式钢管混凝土柱-钢梁半穿心节点试件(腹板半穿心节点试件AJ1、腹板-翼缘半穿心试件AJ2和腹板-横隔板半穿心节点试件AJ3)进行了拉拔试验,探讨了节点的破坏形态和拉拔性能。结果表明试件AJ2、AJ3的承载力比试件AJ1分别提高了14.2%和13%,表明内外钢管间设置横向水平半穿心构件有利于改善节点抗拉传力机制并可明显提高其抗拉承载力。为进一步研究半穿心构件对节点拉拔性能的影响,进行了纯钢梁翼缘节点试件AJ1-R、AJ2-R、AJ3-R的拉拔试验。结果表明,3种半穿心节点试件AJ1、AJ2、AJ3的极限荷载较纯翼缘节点试件AJ1-R、AJ2-R、AJ3-R分别提高了60.1%、22.7%、73.8%,初始刚度提高约2倍;半穿心腹板为主要传力构件,保证了节点具有较强的承载能力和抗拉刚度;半穿心翼缘能直接传递梁柱之间拉力,而半穿心横隔板有利于发挥斜向腋板传递拉力的作用,达到与半穿心翼缘相当的承载能力,且能较好地保证核心区混凝土的密实性和节点变形性能。

ER50-6焊丝钢拉拔过程中轴向铁素体织构演变

采用DIL805A热膨胀仪研究了ER50-6焊丝钢的奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线),并利用EBSD技术分析比较了五种拉拔变形量下沿轴向铁素体织构的演变规律及各织构组分变化情况。结果表明,ER50-6焊丝钢的相变点温度分别为Ac 1=732℃,Ac3=865℃,在现场实际冷却速度情况下ER50-6焊丝钢是由'铁素体(F)+珠光体(P)+贝氏体(B)'三相组成,随着拉拔变形量的增加,铁素体晶粒沿轴向发生转动,立方{100}【001】取向和旋转立方{100}【011】为较为稳定的取向,在形变过程中基本维持了晶粒的形状和百分含量;{111}面上的{111}【1 10】,{111}【11 2】及{110}【1 10】取向随着拉拔变形量的增加织构组分随之增加。各拉拔道次样品相邻晶粒间取向差主体为0°~5°之间的小角度晶界,随着拉拔道次的增加,相邻晶粒晶界间取向差角分布基本维持不变,非相邻晶粒间取向差主要分布在45°~50°范围之内,随着拉拔道次的增加非相邻晶粒间取向差分布逐渐向更大角度过渡。

金属拉拔成形的发展现状

介绍了金属拉拔成形的发展现状,并对该技术的发展前景作了展望。

冷拉拔管棒材的残余应力测试与分析

用电阻应变片法测试了管棒材拉拔、矫直和退火过程中产品表面残余应力,研究了管棒材残余应力随工艺参数变化的规律。结果表明,用不同变形方法生产管材,其表面残余应力相差很大。对制品采用去应力低温退火,在金属内部完成回复过程是减小制品残余应力最有效的措施。

铝合金导线拉拔成型几何模具的优化

铝合金导线拉拔成型塑性变形大,数学模型复杂,集几何非线性、边界非线性、材料非线性于一体。为提高拉拔质量,将基于刚塑性有限元法,对拉拔模具的入口半角α进行仿真优化。在保证拉拔过程中应力达到最小、拉拔道次和各截面缩减率一定的情况下,获得最优几何半角α。实例证明,成型后的铝合金导线性能良好。

低碳双相钢丝热处理与冷拉拨变形的组织观察

对２０双相钢丝热处理与冷拉拨变形的组织进行了观察。结果表明，随亚温淬火温度的升高，双相组织中马氏体的亚结构山孪晶型变成位错型，两相的变形能力和拉拔性能都得到改善。变形量是影响位错数量及在双相组织中形成位错胞的主要因素。

拉拔工艺对铝合金电工圆杆性能的影响

采用550-650卧式拉拔试验机进行试验,研究了变形量分别为0、23%、49%、66%、77%和82%的拉拔处理对铝合金电工圆杆的微观组织、电学性能和力学性能的影响。结果表明,拉拔处理对试样的综合性能有一定的影响,随着拉拔变形量的增加,铝电工圆杆抗拉强度逐渐增高,这主要是拉拔带来的晶粒细化和高密度的位错共同作用的结果,导电率小幅度降低,主要是由于晶粒细化造成的晶界面积增大导致的。当拉拔变形量为77%时,试样的综合性能最佳,导电率为57.56%IACS,抗拉强强度达269 MPa。