板材彎曲橫截面形狀變化截面分析金相顯微鏡

  瞬時(shí)應(yīng)變中性層
  管材彎曲的瞬時(shí)應(yīng)變中性層是一個(gè)變形幾何層，是指彎曲過程中切向
長度恰好與管坯原始長度相等的金屬層。管材彎曲時(shí)外凸側(cè)切向伸長、內(nèi)
凹側(cè)切向縮短，但由材料沿橫截面管壁方向的連續(xù)性可知，沿著曲率半徑
增大方向從切向壓縮層過渡到切向伸長層的途中，必然存在一層切向長度
沒有發(fā)生變化的金屬層，這就是彎曲瞬時(shí)應(yīng)變中性層，其曲率半徑可以表
示為尺。。管材彎曲瞬時(shí)應(yīng)變中性層的物理意義在于，其外側(cè)切向受拉使
管壁厚變薄，而其內(nèi)凹側(cè)切向受壓使管壁厚度增厚，而這個(gè)應(yīng)變中性層就
是彎曲切向變形方向的分界線。對(duì)于純彎矩彎曲來說，隨著彎曲曲率增大
，瞬時(shí)應(yīng)變中性層將向彎曲中心方向移動(dòng)，這使得外凸側(cè)管壁變薄的徑向
范圍擴(kuò)大，而內(nèi)凹側(cè)壁厚增厚的徑向范圍逐漸縮小。但實(shí)際上，由于外凸
側(cè)管壁產(chǎn)生向彎曲中心方向的剛性移動(dòng)，則抵消了一部分切向拉伸變形區(qū)
的擴(kuò)充。
  對(duì)于板材彎曲的瞬時(shí)應(yīng)變中性層來說，如果彎板橫截面形狀變化不是
很大，根據(jù)彎曲變形前、后體積不變條件和體積等分的幾何關(guān)系，容易求
得彎曲切線方向長度沒有發(fā)生變化金屬層的曲率半徑。但管材彎曲后的橫
截面已經(jīng)不是一個(gè)完整的圓環(huán)形狀，看似扁平化但并不存在符合橢圓環(huán)規(guī)
律的長、短軸，也就是說，彎管橫截面絕對(duì)不是通常所形容的橢圓環(huán)截面
。由于彎管橫截面會(huì)產(chǎn)生或大或小的扁平化畸變，而不能沿橫截面管壁對(duì)
厚度進(jìn)行環(huán)向積分，甚至采用有限單元法也很難計(jì)算準(zhǔn)確，導(dǎo)致幾乎無法
通過理論計(jì)算方法求得彎管任意位置的橫截面面積，這給準(zhǔn)確計(jì)算瞬時(shí)應(yīng)
變中性層曲率半徑造成很大困難。因此，彎管瞬時(shí)應(yīng)變中性層半徑尺。只
能通過變形分析或有限元計(jì)算方法間接求得。
  瞬時(shí)應(yīng)力中性層
  瞬時(shí)應(yīng)力中性層是一個(gè)管彎曲過程中形成的具有物理意義的曲面層，
其曲率半徑可用R。表示。管材彎曲時(shí)，外凸側(cè)切向產(chǎn)生拉應(yīng)力，內(nèi)凹側(cè)則
為切向壓應(yīng)力，而沿彎曲半徑方向均為壓應(yīng)力。于是，根據(jù)傳統(tǒng)的板材彎
曲理論，可從兩個(gè)角度來定義彎管瞬時(shí)應(yīng)力中性層。當(dāng)忽略模具接觸反力
的影響時(shí)，彎曲徑向應(yīng)力在內(nèi)、外表層為零_向管中心方向壓應(yīng)力的絕對(duì)值
逐漸增大。由于應(yīng)力的連續(xù)性，這兩個(gè)對(duì)向壓應(yīng)力在應(yīng)力中性層上相遇，
因此，認(rèn)為彎管瞬時(shí)應(yīng)力中性層上徑向應(yīng)力相等。關(guān)于這個(gè)定義方法，是
被普遍接受和認(rèn)同的。如果從切向應(yīng)力的角度定義應(yīng)力中性層，則存在一
定爭議和疑惑。其中，一種觀點(diǎn)認(rèn)為內(nèi)、外側(cè)切向應(yīng)力在經(jīng)過瞬時(shí)應(yīng)力中
性層時(shí)產(chǎn)生間斷，換句話說，彎曲切向應(yīng)力在這一層產(chǎn)生由壓到拉的突變
。Hill在對(duì)應(yīng)力間斷現(xiàn)象進(jìn)行理論分析后指出，從平衡方面來考慮

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