积分中值屈服准则解析厚板轧制椭圆速度场

为解决非线性Mises比塑性功率积分困难以及由此导致的轧制功率解析式难以获得的问题,本文通过建立并利用线性比塑性功率表达式对提出的椭圆速度场进行能量分析,得到了轧制力能参数的解析解.文中通过对变角度屈服函数求积分中值,构建了一个新的屈服准则,它是主应力分量的线性组合,在π平面上的轨迹是逼近Mises圆的等边非等角的十二边形,其基于Lode参数表达式的理论结果也与实验数据吻合较好.同时,根据厚板轧制时金属流动速度从入口到出口逐渐增大的特点,提出了水平速度分量满足椭圆方程的速度场,该速度场满足运动许可条件.通过相应的轧制能量分析,获得了基于线性屈服准则的内部变形功率以及基于应变矢量内积法上的摩擦功率与剪切功率.在此之上,通过泛函的极值变分导出了轧制力矩、轧制力以及应力状态系数的解析解,并与现场实测数据进行了对比,结果表明利用本文提出的屈服准则与速度场所建立的轧制力矩与轧制力模型与实测值吻合较好,其中轧制力误差小于5.3%,轧制力矩误差在6%左右.     

融合工业大数据的热轧厚板轧制力模型研究

目的针对传统解法建立的轧制力模型精度不足的问题,建立一个轧制力整合模型。方法对工业大数据进行归一化处理,系统优化了神经网络模型的结构形式,建立了一个神经网络模型。在此基础之上,利用误差间距补偿的方法实现神经网络模型与已有理论模型的有机融合,从而最终获得了轧制力的整合模型。结果通过与已有的轧制力模型进行对比,表明所提出整合模型预测结果与实测值吻合更好,其中轧制力误差为-4.09%,轧制力矩误差为-4.01%。结论该模型整合方法能够实现理论模型与神经网络模型的优势互补,从而给出物理概念与预测精度均可靠的计算结果。     

一种椭圆模的建模及其拉拔力的解析研究

目的设计一种能提高产品成材率、降低能量消耗的拉拔模具,并对其进行工艺优化。方法在求解内部塑性变形功率过程中,利用线性的EA(平均面积)屈服准则,克服了非线性的Mises屈服准则积分困难的问题,得到了拉拔时内部塑性变形功率的解析表达式;通过对入口径向速度积分,得到了入口剪切功率的解析表达式;通过对速度场的曲线积分并利用积分中值定理,得到了摩擦功率的解析表达式;最终,基于上界法得到了拉拔力的解析表达式。结果通过有限元模拟,验证了拉拔力解析式的正确性,并与传统锥模进行了比较,最大应力降幅达到17.5%。结论利用椭圆曲线设计得到的椭圆模能够降低应力集中,提高拉拔制品的质量,减少拉拔时的能量消耗,可以为相关工程人员提供科学指导。     

平均化屈服准则及其在管道失效解析中的应用

为得到准确可靠的管道爆破压力预测式,建立一个新的屈服准则进行管道塑性失效分析.为此,通过对变角度边心距求积分中值,建立一个随主应力分量线性变化的屈服准则,称为平均化屈服准则.该准则在π平面上的轨迹位于Mises圆内部,几何形状为一个等边非等角的十二边形.经与金属屈服的实验数据对比表明,该准则的Lode参数改写式为相互连接的分段直线,与实验数据吻合较好.在此基础上,利用该准则分析了管道受力时的应力、应变场,通过考虑材料的应变硬化效应,求出了管道爆破压力的解析解,并讨论了影响管道爆破压力的主要参数.通过与基于Tresca准则、Mises准则和TSS准则得到的管道爆破压力以及实验数据的对比表明:爆破压力预测值依赖于不同的屈服准则,并且基于本文准则的结果对实验值具有更高的逼近程度.此外,研究还发现管道几何尺寸和应变硬化指数是决定管道爆破压力的关键因素,管壁较厚或直径较小的管道可以承受更大的压力.本文结果对于设计和评估油气管道具有重要的意义.     

MY准则解析受内压薄圆环极限压力

目的探明受内压薄圆环极限承压能力。方法首次以MY(平均屈服)准则对受内压薄圆环进行弹塑性分析,克服Mises准则数学求解的困难性,导出塑性区内的应力场,并获得塑性极限压力的解析解。此外,还给出了弹塑性临界半径与内压之间的依赖关系,并分析了二者间的变化规律。结果塑性极限压力的解析解表明,塑性极限压力是材料屈服强度、半径比值的函数;与已有的Tresca、TSS准则获得的结果比较表明,Tresca准则给出极限压力下限,TSS屈服准则给出极限压力上限,MY准则给出极限压力居于两者之间,可作为Mises解的替代。结论文中结果对于充分发挥材料性能,进而对薄圆环的设计、选材以及安全评估具有实际工程意义。