基于變質(zhì)量系統(tǒng)的卷繞內(nèi)張力變化規(guī)律研究.pdf

1、在造紙、包裝、軋鋼和紡織等行業(yè)中，需要對帶材進行卷繞（收卷）成形，以縮小貯存空間，或方便運輸。在卷繞過程中，卷筒內(nèi)部經(jīng)常會出現(xiàn)皺折和厚度不均的現(xiàn)象，嚴重影響卷材質(zhì)量。為了能使卷筒內(nèi)部平整、卷筒緊實，有必要對卷繞過程進行分析，研究卷繞過程中內(nèi)張力分布規(guī)律，實現(xiàn)無曲皺的卷繞。
　　本文主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1)分析了國內(nèi)外關(guān)于卷繞內(nèi)張力變化規(guī)律的研究現(xiàn)狀，提出了基于變質(zhì)量系統(tǒng)進行卷繞內(nèi)張力變化規(guī)律研究以及包括慣性力在內(nèi)的內(nèi)張力分析

2、計算。
　　2)對卷繞系統(tǒng)內(nèi)張力的機理進行分析。把卷筒模型轉(zhuǎn)化為二維平面軸對稱模型，內(nèi)張力分析歸結(jié)為徑向應(yīng)力和切向應(yīng)力的分析。定性分析了卷繞物自身力學(xué)性能、卷繞半徑、卷繞慣性力、卷芯類型及卷繞張力對卷繞內(nèi)張力的影響。根據(jù)卷筒內(nèi)部發(fā)生曲皺原理，提出卷繞內(nèi)張力均勻穩(wěn)定所需滿足的條件，切向應(yīng)力介于零和屈服極限σs之間。
　　3)根據(jù)彈性力學(xué)分層厚壁圓筒理論將卷筒看成厚壁圓筒，利用應(yīng)力法求解滿足彈性邊界問題的基本方程，求得在考慮體力

3、情況下的內(nèi)外壁受均勻壓力的厚壁圓筒的應(yīng)力分布公式，再利用達朗貝爾原理對卷筒內(nèi)張力進行動態(tài)力學(xué)分析，確立動態(tài)力平衡方程，通過疊加原理和微積分原理建立了數(shù)學(xué)模型并推導(dǎo)出基于變質(zhì)量的內(nèi)張力分布公式，得到卷繞過程中卷筒內(nèi)部切應(yīng)力σθ(r，R)的分布表達式。
　　4)利用MatlabGui界面設(shè)計了卷繞系統(tǒng)卷繞物內(nèi)張力計算分析軟件，定量分析比較各個卷繞參數(shù)對卷繞內(nèi)張力的影響。通過算例分析發(fā)現(xiàn)卷繞內(nèi)張力隨半徑增大逐漸減小;對于卷筒內(nèi)任意一點，

4、隨著卷繞半徑的增大，其卷繞內(nèi)張力逐漸增大。同時得出:卷繞慣性力對卷繞內(nèi)張力的影響大，不可忽略;采用剛性芯軸及減張力控制函數(shù)更有利于卷繞內(nèi)張力保持均勻穩(wěn)定而不發(fā)生曲皺現(xiàn)象。
　　5)利用AnsysLs-Dyna對卷繞過程進行動態(tài)計算仿真分析，得到卷繞內(nèi)應(yīng)力變化規(guī)律，仿真分析結(jié)果與Matlab數(shù)值計算規(guī)律基本一致，從而驗證了理論公式的可行性。
　　6)進一步對所研究分析的理論與前人的研究進行對比總結(jié)，得出結(jié)論。
　　7)總