發(fā)布時(shí)間：2021-08-01 01:54

　　散體顆粒介質(zhì)兼有固體和液體的形態(tài)而又表現(xiàn)出不同于二者的諸多奇異性質(zhì),固體顆粒介質(zhì)成形工藝正是利用這種特性將固體顆粒作為傳力介質(zhì)成功應(yīng)用于金屬板管材成形中并取得良好效果。為了探討顆粒介質(zhì)在固體顆粒介質(zhì)成形工藝中的傳壓規(guī)律,并研究散體顆粒介質(zhì)在承受壓力條件下的傳力特性,實(shí)現(xiàn)對(duì)成形中金屬管板材內(nèi)表面壓力分布的準(zhǔn)確控制從而有效提高金屬管板材成形性能,通過(guò)設(shè)計(jì)固體顆粒介質(zhì)的單軸壓縮試驗(yàn),得到顆粒介質(zhì)側(cè)壓分布規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合非局部摩擦理論建立精確的顆粒介質(zhì)傳壓力學(xué)模型,得到基于非局部摩擦理論的顆粒介質(zhì)傳壓規(guī)律,并推導(dǎo)出其軸向傳力壓力函數(shù)表達(dá)式。研究結(jié)果表明:側(cè)壓力與傳力距離按照二次函數(shù)的規(guī)律分布,并隨著傳力距離增加而下降;顆粒介質(zhì)軸向傳遞壓力隨傳力距離增加而逐漸衰減,并且考慮非局部摩擦所得到的理論值較局部摩擦更能接近試驗(yàn)值,而非局部作用接觸面半徑對(duì)結(jié)果影響較小。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017,53(13)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

顆粒介質(zhì)單軸壓縮試驗(yàn)及原理圖

能量很快在密集型的顆粒相互碰撞中逐漸消耗。因此，在成形速度為5～30mm/s的條件下，顆粒介質(zhì)力的傳遞依舊為準(zhǔn)靜態(tài)形式。本研究中以壓頭壓制速度為15mm/s。通過(guò)不同壓制階段采集的軸向壓力與側(cè)向壓力進(jìn)行顆粒介質(zhì)的傳力研究。2顆粒介質(zhì)傳力模型構(gòu)建2.1側(cè)壓力分布規(guī)律為了研究方便，假設(shè)顆粒介質(zhì)上下壓頭作用表面上壓力均勻分布，并將上壓頭作用壓力用0表示，側(cè)向壓力用σr表示。通過(guò)試驗(yàn)所采集的不同上表面壓力0的條件下，其側(cè)向壓力σr隨傳力距離z(上壓頭與側(cè)壓力傳感器之間的距離)分布規(guī)律見(jiàn)圖2，從圖中可以看出σr隨著z增加而規(guī)律性下降，其規(guī)律可用二次函數(shù)關(guān)系很好擬合，其擬合公式表達(dá)如下2razbzc(1)式中，z為傳力距離(mm)；a、b、c為系數(shù)，不同0條件下取不同值。圖2側(cè)壓力σr與壓頭距離z的關(guān)系圖若將不同上表面壓力0條件下，式(1)中的系數(shù)a、b、c的取值列入表1中，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)系數(shù)a、b、c均與壓頭壓力0具有很好的線性變化關(guān)系，因此式(1)可變化為2102304506()()()rkkhkkhkk(2)表1不同0條件下系數(shù)a、b、c數(shù)值壓頭壓力0/MPaabc300.00050.170118.741500.00080.267829.123600.00090.309433.838800.00130.431943.995900.00140.481248.5922.2顆粒介質(zhì)傳力模型的初步建立顆粒介質(zhì)傳力模型如圖3所示，以平壓頭壓緊的筒裝顆粒體系為研究對(duì)象，將顆粒間的接觸力和摩擦力視為顆粒體系的內(nèi)力，并假設(shè)應(yīng)力在水平面內(nèi)是均勻的，并且水平和垂直方向的應(yīng)力為主應(yīng)力。顆粒介質(zhì)總高度為Z，外部載荷由壓頭壓應(yīng)力0、傳力位移z處軸向反作用應(yīng)力u及側(cè)面摩擦力共同構(gòu)成平衡力系。圖3顆粒介質(zhì)傳力模型以直徑為D，高度為z的顆粒介質(zhì)為研究對(duì)象，可得

(mm)；a、b、c為系數(shù)，不同0條件下取不同值。圖2側(cè)壓力σr與壓頭距離z的關(guān)系圖若將不同上表面壓力0條件下，式(1)中的系數(shù)a、b、c的取值列入表1中，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)系數(shù)a、b、c均與壓頭壓力0具有很好的線性變化關(guān)系，因此式(1)可變化為2102304506()()()rkkhkkhkk(2)表1不同0條件下系數(shù)a、b、c數(shù)值壓頭壓力0/MPaabc300.00050.170118.741500.00080.267829.123600.00090.309433.838800.00130.431943.995900.00140.481248.5922.2顆粒介質(zhì)傳力模型的初步建立顆粒介質(zhì)傳力模型如圖3所示，以平壓頭壓緊的筒裝顆粒體系為研究對(duì)象，將顆粒間的接觸力和摩擦力視為顆粒體系的內(nèi)力，并假設(shè)應(yīng)力在水平面內(nèi)是均勻的，并且水平和垂直方向的應(yīng)力為主應(yīng)力。顆粒介質(zhì)總高度為Z，外部載荷由壓頭壓應(yīng)力0、傳力位移z處軸向反作用應(yīng)力u及側(cè)面摩擦力共同構(gòu)成平衡力系。圖3顆粒介質(zhì)傳力模型以直徑為D，高度為z的顆粒介質(zhì)為研究對(duì)象，可得垂直方向力學(xué)平衡方程220π44uDDf(3)式中0——壓頭壓應(yīng)力(MPa)；u——z位置處顆粒體系所受的軸向反作用壓力(MPa)；f——顆粒介質(zhì)受側(cè)壁摩擦力(MPa)；D——承壓筒內(nèi)徑(mm)。2.3非局部摩擦模型及其修正根據(jù)ODEN等[11]提出的非局部摩擦理論，接觸面上的某點(diǎn)的摩擦應(yīng)力不僅受該點(diǎn)的法向壓應(yīng)力影響，而且受接觸面上有限鄰域內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的法向壓應(yīng)力的影響。即()()()dczzyyy(4),czz

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3314607