极端厚度板带材的基础矫直理论与矫直模型的研究

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矫直机是板带材改善板型,减小不平直度,提高力学性能,减少内部残余应力的重要设备,矫直模型作为矫直的理论基础,对矫直工艺具有优化作用。然而目前极端厚度板材的矫直工艺存在矫直参数设定难,矫直后效果不佳的问题。一方面是矫直理论模型的问题,对于极薄带材所采用的拉伸弯曲矫直方式,张力弯曲是主要变形形式,但相关理论研究较少,过于理想化,矫直理论与实际矫直情况差距较大,无法应用到实际矫直工艺过程;另一方面是实际矫直过程存在的一些问题没有得到关注,例如压平矫直特厚板缺陷的垫铁距离以及压下量的确定长期以来依靠经验确定。因此还需从根本上对拉伸弯曲矫直的张力弯曲理论进行研究,构建极薄带的拉弯矫直模型,同时对于特厚板的压平矫直过程,建立确定垫铁距离和压下量的压力矫直模型,最终目的是为实际矫直工艺提供更加有效、完善解决方案,以满足极端带材的高质量板形要求。本文的主要研究内容及成果如下:(1)研究了线性强化的带材在弹塑性弯曲全过程的变形行为及能量变化,通过实验进行验证,发现随着跨中压下力的增加,理论挠度要小于实际挠度,因此基于实验对跨中挠度公式进行了修正。(2)研究了线性强化的带材在弹塑性张力弯曲全过程的变形行为及能量变化,对加载过程的偏心距,弯曲曲率,挠度值,伸长率以及卸载后的弹复曲率、挠度和塑性延伸率进行了分析计算。(3)自主设计了极薄带张力弯曲设备以及极薄带张力弯曲疲劳设备。以不锈钢极薄带为实验材料,进行了极薄带的力学性能分析,经研究发现,极薄带拉伸过程中易产生褶皱,这是由材料性能以及拉伸过程中力的不均匀导致的。同时进行了极薄带张力弯曲实验,对理论进行验证,并进行了极薄带弯曲疲劳试验,观察了极薄带在大量弯曲过程中的弯曲疲劳行为。(4)提出了曲率分析与能量计算相结合的方法,基于变形能量最小原则,制定了利用压平机消除特厚板凸起缺陷的最优工艺模型,确定最优垫铁距离与压下量。不仅为特厚板的压力矫直提供了理论依据,而且为实际生产提供了有效、节能的压平方案。
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