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中厚板理论:
厚度虽小,但横向剪力所引起的变形和弯曲变形属同一量级,在分析静载荷下的应力和变形时,仍须考虑横向剪切效应,垂直于板面方向的正应力则可忽略。在分析动载荷下的应力和变形时,除考虑横向剪切效应外,还须考虑微段的惯性力和阻尼力矩。中厚板在机械工业中早已有广泛应用。近年来由于高压、高温和强辐射的环境要求,工程中板的厚度有所增加,很多板件均改用中厚板理论进行分析。若中厚板位于xy平面内,在考虑横向剪力影响并忽略垂直于板面方向(z方向)的正应力情况下,中厚板受z方向分布载荷p的作用的弯曲微分方程式为:式中ω为板的挠度;t为板厚;v为泊松比;、分别为x、y方向的横向剪力,为拉普拉斯算符;D为弯曲刚度,其中E为弹性模量。理论上可从个方程求得ω,再由后两个方程求得Qx、Qy,然后进一步求得弯矩、扭矩。但这一偏微分方程不能直接积分,所以通常用纳维法、瑞利-里兹法、有限差分方法等方法求解。近年来,由于有限元法的发展,出现不少计算中厚板的程序,通过它们可以很方便地求得解答。从结果看,在考虑横向剪切效应后,挠度ω有所增大,自振频率和失稳临界载荷有所降低,板件中内力的变化趋于平缓。这些变化的程度都与板的厚跨比的平方成比例。20世纪20年代,S.P. 铁木辛柯在一维梁的分析中首先考虑了横向剪切效应。
一、碳素钢 碳素钢是指钢中除铁、碳外,还含有少量锰、硅、硫、磷等元素的铁碳合金,按其含碳量的不同,可分为:
⑴低碳钢--含碳量wc≤0.25%。
⑵中碳钢--含碳量wc>0.25%~0.61%。
⑶高碳钢--含碳量wc>0.60%高碳钢一般在军工业和工业医疗业比较多。
二、合金钢为了改善钢的性能,在冶炼碳素钢的基础上,加入一些合金元素而炼成的钢,如铬钢、锰钢、铬锰钢、铬镍钢等。按其合金元素的总含量,可分为:
⑴低合金钢--合金元素的总含量≤5%。
⑵中合金钢--合金元素的总含量5%~10%。
⑶高合金钢--合金元素的总含量>10%。
工业生产中用轧制单张板材的方法获得差厚板是不经济的,而经济、有效、实用的方法是首先轧制出周期性变厚度带材(Periodic LongitudeProfile Strip,简称PLP带材),再分段切断成长度为L 的厚板。PLP带材可用带有前后卷取机的冷轧机轧制。在轧制过程中,由安装在轧机牌坊内的液压缸按照设定的程序对带材实施动态变厚度压下。利用水平方向的轧制速度与垂直方向的压下速度的合理匹配,来保证不同厚度区间的长度和过渡区的形状尺寸。由安装在轧机和卷取机之间的测厚仪来实测轧件的厚度,根据厚度实测值与设定值的偏差来实现对轧件目标厚度的自动控制,以保证厚度精度。轧制过程周期性、连续不断地进行,直到完成一卷带材的轧制,进而生产出PLP带材。将成卷的PLP带材按照后续成形过程的要求进行(或不进行)退火,不需退火的直接移送到后部处理机组进行后续处理。首先经开卷机开卷;然后经矫直机矫平;按照确定的尺寸剪切成为TRB板。将剪切后的板材收集起来,作为汽车冲压件的坯料。TRB板材的材料主要是钢,也可以是铝合金或其他金属材料。与传统轧制技术相比,这种新方法的工业应用具有鲜明的特点和相当的难度。首先,过渡区的轧制可分为趋薄轧制(downwards rolling)和趋厚轧制(upwards rolling)。无论是趋厚轧制还是趋薄轧制,其咬入角、接触弧长、中性角、前/后滑、轧制压力分布等均与传统轧制不同,需要建立新的理论和公式;其次,在频繁周期性改变厚度的情况下实现厚度的高精度控制是非常困难的,不能简单地套用头部锁定AGC、压力AGC等传统自动厚度控制方法,需要开发新的厚度控制技术;此外,对于过渡区轧制,即使轧辊的转数不变,由于轧件断面的变化和前/后滑的作用,变形区入口和出口的轧件速度和张力也要发生很大的周期性变化,这些因素必然会对轧件的形状尺寸精度和过程控制产生不利的影响,需要加以深入研。
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