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单对称等截面型材三点弯曲及其校直理论

殷艳树  
【摘要】: 反弯压力校直是一种消除或减少长条形零件弯曲的工艺,具有简单、灵活、经济、有效的特点。虽然少数发达国家先后研制出具有本国特色的全自动精密校直机,但相关理论研究成果却鲜见报导,校直工艺理论研究并未得到很好的发展。因此,开展校直工艺的理论研究具有重要意义。三点弯曲作为压力校直的基本力学模型,在校直工艺理论中,处于基础地位。为此,本文在分析已有文献的基础上,以弹塑性力学理论为主要理论基础,对单对称等截面型材的小变形三点弯曲及其弹复进行了解析。并应用解析结果,对校直问题进行了新的认识,丰富了现有的校直工艺理论。 首先对型材三点弯曲的物理过程进行了分析,并以此为基础建立了三点弯曲力学模型:将其分为加载弯曲部分和卸载弹复部分。并将加载弯曲部分分为完全弹性阶段和弹塑性阶段,并把处于弹塑性阶段的型材分为完全弹性区域和弹塑性区域。给出了卸载弹复部分的等效力学模型。 其次以对试件三点弯曲物理过程的分析为基础,在一定的假设条件下,根据弹塑性力学理论,以型材的力学性能参数和几何参数为已知,建立了型材三点弯曲及其弹复的挠度分布方程,从而得出三点弯曲弹复前与弹复后的挠度关系,并讨论了支点距离对三点弯曲及其弹复的影响。通过对有、无初始曲率的型材三点弯曲及其弹复过程的对比分析,得出了截面所受弯矩相同时,其曲率的变化量也相同,与初始曲率无关的结论,并以此为基础建立了校直挠度方程,提出了一种新的校直工艺参数计算方法。 最后,分别应用实验验证方法、数值辅助分析方法对本文提出的主要结论进行了验证。证明了本文提出的弹复前后挠度分布的正确性和精确性,以及新的校直工艺参数计算方法的可行性。并通过误差分析提出了本分析模型和计算方法存在的问题和改进的方向。 本文的整个研究工作丰富了校直工艺理论的研究成果,具有较强的工程实际意义,为全自动校直机的研发奠定了一定的理论基础。


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