往复弯曲统一曲率定理证明及应用

关于在矫直领域中广泛应用的往复弯曲统一曲率定理,目前还没有一个简明而直观的数学推导和证明,本文基于载荷-挠度的弯曲理论模型,避开了压弯过程中应力、曲率、微积分方程等方面的复杂计算,重点关注压弯过程中弯曲挠度的变化,根据矫直定理对往复弯曲统一曲率定理进行了严谨的数学推导和证明,丰富了现有的矫直理论,为矫直工艺的制定提供了理论基础。在研究中开发了一种高度可调的垫块,在实际应用中效果显著,利用该垫块可以很方便、可控且稳定地进行矫直操作,在矫直过程中不用去理会每支弯钢的原始弯曲度,一般进行一次反压接触到垫块后卸载即可完成矫直,矫直后精度高并且平直度稳定,能满足各种平直度性能要求。

双角钢组合截面构件在往复弯曲下的恢复力模型研究

为建立延性交错桁架钢框架结构双角钢组合截面弦杆在往复弯曲下的恢复力模型,对6个双角钢组合截面足尺试件进行了低周往复加载试验,研究了填板间距及加劲肋布置对构件滞回性能的影响.通过对试验数据的回归分析,得到了试件的骨架曲线及刚度退化规律,确定了双角钢组合截面弦杆的恢复力模型,其骨架曲线为弹性阶段、强化阶段和承载力退化阶段组成的三折线模型.最后,进行了计算骨架曲线、恢复力模型与试验骨架曲线、滞回曲线的对比分析,结果吻合较好.计算结果表明,提出的恢复力模型可以良好的表达延性交错桁架钢框架结构双角钢组合截面弦杆的承载力和刚度退化等特征,可为结构的非线性动力分析提供参考.

往复弯曲统一曲率定理及其试验验证

辊式矫直工艺和辊式矫圆工艺均通过往复弯曲方式达到统一曲率的目的,辊式矫形过程中的往复弯曲变形规律是确定矫形工艺参数的理论依据。针对往复弯曲变形过程,建立一套符号系统,将弯曲曲率和弯矩矢量化。基于小曲率平面弯曲弹复方程和应变叠加原理,引入初始当量应变和当量应变的概念,采用图解法对往复弯曲弹复过程进行分析,在考虑稳定金属材料往复弯曲过程中的形变硬化、Baushinger效应和循环软化,分三种情形证明往复弯曲可以湮灭初始曲率的差异,最终使曲率统一到同一方向、同一数值,提出往复弯曲统一曲率定理。进而,设计模压往复弯曲试验装置,选用不同初始形状、不同材料的板坯进行往复弯曲试验,讨论残余曲率半径和拟合圆弧偏差随弯曲次数的变化规律,验证往复弯曲统一曲率定理的正确性,为辊式矫直和辊式矫圆工艺方案和控制策略的制定奠定了理论基础。

基于往复弯曲方式的矫形工艺研究进展

矫形是矫直和矫圆的统称,是型材生产中的必要工序之一。往复弯曲在辊式矫形工艺中被广泛应用。通过往复弯曲,矫直工艺将待矫型材长度方向各截面的不同初始曲率统一为零,矫圆工艺将待矫型材周向方向各截面的不同初始曲率统一为名义曲率。综述了近年来关于往复弯曲弹复及其矫形工艺的研究工作,主要包括往复弯曲曲率统一原理和三辊矫圆工艺、辊式矫直工艺、三辊连续复合矫形工艺、多点柔性往复弯曲矫直工艺以及旋转弯曲矫直工艺的工程应用。研究成果从理论上揭示了往复弯曲统一曲率原理,丰富了矫形工艺方法和理论模型,实现了矫形工艺参数的优化,可用于指导矫形工艺的工程实践。

MFC柔性压电材料俘能特性实验及其往复弯曲摆动参数优化

弯曲摆动作用下的柔性压电材料的俘能特性进行了实验研究,利用所设计搭建的"柔性压电材料往复弯曲摆动实验系统"对基于MFC柔性压电材料所制作的悬臂梁柔性压电振子在弯曲摆动作用下的俘能特性展开了实验研究,分别研究了其在不同的弯曲摆角、弯曲摆速、基板厚度、压电材料表面积、负载电阻等影响因素下的俘能特性规律。研究结果表明:处于恒定的弯曲摆角状态下时,逐渐提高柔性压电材料横截面的过程中,悬臂梁柔性压电振子将会输出更大幅值的开路电压。随着负载电阻的增大,形成了更大的开路电压幅值并最终接近稳定状态。调整弯曲摆速后,并没有引起开路电压幅值的明显改变,总体保持相对稳定趋势。经过试验确定较优的参数:设定弯曲摆动角为15,弯曲摆速为20 r/min,压电材料横截面为800 mm2的条件下,外接负载电阻100 kΩ,可以输出2 760 mV的开路电压幅值。

双槽钢组合截面悬臂构件在往复弯曲下滞回性能研究

为研究双槽钢组合截面悬臂构件的滞回性能,建立了8个双槽钢组合截面悬臂构件在往复弯曲作用下的有限元模型。通过改变填板间距、侧向支撑间距、腹板高厚比和设置加劲肋等参数,得到不同参数下模型的滞回曲线、骨架曲线、各阶段的弯矩和转角值及抗震性能指标,分析了模型的破坏特征、延性、耗能能力、承载能力及刚度退化等力学性能。结果表明:双槽钢组合截面悬臂构件有良好的滞回性能;填板间距的减小,可以有效防止单肢槽钢的弯扭失稳;腹板高厚比减小,可提高模型的承载力和初始刚度;设置加劲肋可限制腹板和翼缘的局部屈曲,提高了模型的耗能能力和刚度。

对称式三辊矫圆工艺研究

为揭示对称式三辊矫圆原理,优化矫圆策略,对三辊矫圆工艺进行理论解析和试验研究。基于平面曲梁纯弯曲弹复方程,采用双线性简单随动强化模型,通过数学归纳法建立往复弯曲弹复曲率方程和弹复曲率统一方程。理论解析结果表明:管坯周向不同初始曲率的管壁微段在矫圆加载过程中经历多次往复弯曲湮灭了初始曲率的差异,最终使各管壁微段弹复后曲率统一。通过几何关系,建立上辊压下量、弯曲曲率半径和弹区比的定量关系,进而可实现上辊压下量的预测。三辊矫圆试验验证了对称式三辊矫圆原理。试验结果表明:随着弹区比减小,残余椭圆度逐渐减小,当弹区比接近40%时,残余椭圆度接近0.3%,远小于美国石油管道协会API 5L的规定。同时验证了在小变形范围内,残余椭圆度与初始椭圆度关系不大。

暖脚器

现在,脚和腿部的取暖,通常采取两种方式:一种是将电热垫放在脚的下面,另一种是用暖风机向脚和腿部吹热风。这两种取暖方式都不完善,采用电热垫取暖,只有接触到电热垫的脚部受热.效果不好;采用暖风机取暖,也只有被热风吹到的部位受热,热风吹不到的部位,仍不能温暖。而且,当风力过大时,会被吹得不舒服。这里介绍的暖脚器,克服了上述缺点,它综合了电热垫和暖风机的两种功能,使脚和腿部都会同时得到温暖。

Multi-point flexible straightening process by reciprocating bending for metal profiles

A multi-point flexible straightening process characterized by reciprocating bending is proposed.Specifically,the process is analyzed in terms of deformation mechanism and verified by numerical simulations and physical experiments of the straightening of a series of metal profiles with different materials and initial shapes.Further,the relationship between the bending radius and the times of reciprocating bending required to unify the curvature is discussed,and the distribution of residual stress after straightening is analyzed.The results show that the reciprocating bending process can eliminate the difference of the initial curvature,make the curvature of each section tend to be uniform;the times of reciprocating bending to reach the uniform curvature decreases with the decrease of bending radius.The straightness of the straightened profile obtained from the experiment and simulation is less than 0.2%,demonstrating a good feasibility of this method.

中小型轴类零件旋转弯曲矫直工艺数值模拟研究

直线度是轴类零件重要的质量参数之一,矫直是轴生产过程中的一道必要工序。针对现有矫直工艺的局限性,提出中小型轴类零件旋转弯曲矫直工艺。基于通用有限元软件LS-DYNA,使用Y-U强化模型对工艺过程进行了数值模拟研究,揭示其矫直机理,探究各因素对矫直效果的影响。研究结果表明,矫直过程中材料任意质点应力均经历多次的正负交替变化,在逐渐卸载过程中使轴向任意微段的曲率逐渐趋近于零,实现其矫直。残余挠度随着弯曲量的增加而降低,当弹区比达到0.2时,残余挠度达到了最小。随着旋转速度的增加,残余挠度先减小再增大,当旋转速度与弯曲量的比值为125 r/rad时,矫直效果较好。长径比、初始挠度(大小及挠曲形式)以及初始残余应力对矫直效果影响较小,采用相同的工艺参数均取得了良好的矫直效果。数值模拟结果验证了工艺的可行性,无需经过复杂的初始挠度测量,光轴和阶梯轴矫直后残余挠度均在0.1 mm以内。

金属板材循环拉压加载中力学行为的演化

在曲梁往复弯曲过程中,曲梁上任意质点均发生循环拉压加载变形,但目前对往复弯曲过程中的力学行为仍不明确。为深入认识往复弯曲变形过程中宏观力学行为的演化规律,采用对称恒应变幅控制方式进行低周次不同应变幅值条件下的小应变循环拉压加载试验,研究了304不锈钢和ST12冷轧板两种材料循环拉压加载条件下的宏观力学表现,探究了弹性模量、屈服应力和塑性模量随循环周次的变化规律和预应变对稳定滞后回线的影响。试验研究表明:304不锈钢和ST12两种材料均具有循环软化特性;经循环拉压加载后,两种材料的弹性模量、屈服应力和塑性模量发生明显改变,而且拉压不具有一致性;循环拉压加载可湮灭预应变造成的材料力学性能初始差异,使材料力学性能变得均匀一致,也间接证明了往复弯曲可将同层纤维力学性能均匀化,为新本构关系的构建奠定了基础。