板材弯曲横截面形状变化截面分析金相显微镜

板材弯曲横截面形状变化截面分析金相显微镜

  瞬时应变中性层
  管材弯曲的瞬时应变中性层是一个变形几何层，是指弯曲过程中切向
长度恰好与管坯原始长度相等的金属层。管材弯曲时外凸侧切向伸长、内
凹侧切向缩短，但由材料沿横截面管壁方向的连续性可知，沿着曲率半径
增大方向从切向压缩层过渡到切向伸长层的途中，必然存在一层切向长度
没有发生变化的金属层，这就是弯曲瞬时应变中性层，其曲率半径可以表
示为尺。。管材弯曲瞬时应变中性层的物理意义在于，其外侧切向受拉使
管壁厚变薄，而其内凹侧切向受压使管壁厚度增厚，而这个应变中性层就
是弯曲切向变形方向的分界线。对于纯弯矩弯曲来说，随着弯曲曲率增大
，瞬时应变中性层将向弯曲中心方向移动，这使得外凸侧管壁变薄的径向
范围扩大，而内凹侧壁厚增厚的径向范围逐渐缩小。但实际上，由于外凸
侧管壁产生向弯曲中心方向的刚性移动，则抵消了一部分切向拉伸变形区
的扩充。
  对于板材弯曲的瞬时应变中性层来说，如果弯板横截面形状变化不是
很大，根据弯曲变形前、后体积不变条件和体积等分的几何关系，容易求
得弯曲切线方向长度没有发生变化金属层的曲率半径。但管材弯曲后的横
截面已经不是一个完整的圆环形状，看似扁平化但并不存在符合椭圆环规
律的长、短轴，也就是说，弯管横截面绝对不是通常所形容的椭圆环截面
。由于弯管横截面会产生或大或小的扁平化畸变，而不能沿横截面管壁对
厚度进行环向积分，甚至采用有限单元法也很难计算准确，导致几乎无法
通过理论计算方法求得弯管任意位置的横截面面积，这给准确计算瞬时应
变中性层曲率半径造成很大困难。因此，弯管瞬时应变中性层半径尺。只
能通过变形分析或有限元计算方法间接求得。
  瞬时应力中性层
  瞬时应力中性层是一个管弯曲过程中形成的具有物理意义的曲面层，
其曲率半径可用R。表示。管材弯曲时，外凸侧切向产生拉应力，内凹侧则
为切向压应力，而沿弯曲半径方向均为压应力。于是，根据传统的板材弯
曲理论，可从两个角度来定义弯管瞬时应力中性层。当忽略模具接触反力
的影响时，弯曲径向应力在内、外表层为零_向管中心方向压应力的绝对值
逐渐增大。由于应力的连续性，这两个对向压应力在应力中性层上相遇，
因此，认为弯管瞬时应力中性层上径向应力相等。关于这个定义方法，是
被普遍接受和认同的。如果从切向应力的角度定义应力中性层，则存在一
定争议和疑惑。其中，一种观点认为内、外侧切向应力在经过瞬时应力中
性层时产生间断，换句话说，弯曲切向应力在这一层产生由压到拉的突变
。Hill在对应力间断现象进行理论分析后指出，从平衡方面来考虑

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