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[發明專利]確定四抱輥超大型環件雙向輾軋穩定成形判據的方法有效

專利信息
申請號: 201810388676.0 申請日: 2018-04-27
公開(公告)號: CN108772513B 公開(公告)日: 2019-08-09
發明(設計)人: 郭良剛;王鳳琪 申請(專利權)人: 西北工業大學
主分類號: B21H1/06 分類號: B21H1/06;G06F17/50
代理公司: 西北工業大學專利中心 61204 代理人: 慕安榮
地址: 710072 *** 國省代碼: 陜西;61
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摘要:
搜索關鍵詞: 環件 輾軋 抱輥 穩定成形 環坯 判據 實時監測設備 縮短生產周期 優化設計 軋制 獲知 失穩 彎矩 力學 成功率 生產
【權利要求書】:

1.一種確定四抱輥超大型環件雙向輾軋穩定成形判據的方法,其特征在于,具體步驟如下:

步驟一,建立四抱輥超大型環件雙向輾軋初級簡化力學全模型:

根據四抱輥超大型環件雙向輾軋原理,環坯的徑向變形區A與環坯的軸向變形區A1坯被簡化為固定結構,同時環坯受到驅動輥側第一抱輥力FG1、驅動輥側第二抱輥力PG1、錐輥側第三抱輥力FG2和錐輥側第四抱輥力PG2的共同作用;由此得到的四抱輥超大型環件雙向輾軋初級簡化力學全模型;

設驅動輥側第一抱輥對環坯的抱輥力FG1的值=驅動輥側第二抱輥對環坯的抱輥力PG1的值;錐輥側第三抱輥對環坯的抱輥力FG2的值=錐輥側第四抱輥對環坯的抱輥力PG2的值;

步驟二,確定環坯任一橫截面的彎矩:

建立坐標系,該坐標系的原點O為環坯的徑向變形區A橫截面的幾何中心;所述的徑向變形區A與環坯的軸向變形區A1坯同處于坐標系x軸上;

取四抱輥超大型環件雙向輾軋初級簡化力學全模型中坐標系x軸的上半部分進行分析,同時將環坯作為矩形橫截面的半圓形梁,建立四抱輥超大型環件雙向輾軋高級簡化力學半模型;以半圓形梁的第一固定結構A表示所述環坯的徑向變形區A,以半圓形梁的第二固定結構A1梁表示所述環坯的軸向變形區A1坯,以半圓形梁的圓心O表示環心Or,以半圓形梁的半徑Rt表示所述環坯中半徑Rt坯,并且Rt=Rt坯;以P表示半圓形梁的任一橫截面,所述的POA形成的夾角為橫截面位置角橫截面位置角的取值范圍為[0,π];通過確定半圓形梁的任一橫截面P的彎矩確定環坯任一橫截面的彎矩

所述環坯任一橫截面的彎矩通過公式(33)得到:

公式(33)中,為彎矩影響函數;α1為驅動輥側第一抱輥的位置角;α2為所述錐輥側第三抱輥的位置角;為橫截面位置角;k為雙側抱輥力比例系數;步驟三,確定環坯上的最大應力:

在確定環坯上的最大應力時,先對環坯任一橫截面的彎矩求絕對值進而確定該環坯任一橫截面彎矩的絕對值的最大值|Mr|max;該環坯任一橫截面彎矩的絕對值的最大值|Mr|max為環坯的最大橫截面彎矩|Mr|max;再將環坯的最大橫截面彎矩|Mr|max與環坯橫截面上的抗彎截面模量Wy相除,得到環坯彎矩最大的橫截面上的最大應力為環坯上的最大應力σmax

具體過程是:

Ⅰ通過公式(36)得到環坯的最大橫截面彎矩|Mr|max

|Mr|max=FG2Rt坯|Q|max (36)

公式(36)中,所述|Q|max是彎矩影響函數絕對值的最大值;

Ⅱ根據環坯所受的彎矩方向確定環坯橫截面上的抗彎截面模量Wy

通過公式(37)得到所述環坯橫截面上的抗彎橫截面模量Wy

公式(37)中,所述H為環坯高度;B為環坯壁厚;

Ⅲ通過公式(38)得到環坯上的最大應力σmax

步驟四,建立四抱輥超大型環件雙向輾軋穩定成形判據:

通過公式(39)得到穩定成形判據S:

式(39)中,σs為環坯材料的屈服應力;

以穩定成形判據S作為四抱輥超大型環件雙向輾軋穩定成形判據:

當穩定成形判據S≤1時,環軋過程未發生失穩;此時,環坯上的最大應力σmax不大于環坯材料的屈服應力σs,環坯上除徑軸向變形區外的任一位置材料點均未進入塑性變形狀態;

當穩定成形判據S>1時,環軋過程已發生失穩;此時環坯上的最大應力σmax大于環坯材料的屈服應力σs,環坯上有進入塑性變形的材料點。

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