论文题目：工程钢筋矫直系统优化设计及设备绿色化评价方法研究
摘要：随着建筑工业化进程的加快,装配式建筑在国内得到了大跨步式的发展,钢筋作为装配式建筑PC预制构件的重要组成部分之一,对其设计的理论、工艺及设备的研究也提出了更高的要求。本文围绕未来建筑工业化、工业绿色化的发展要求,结合现阶段单纯依靠力学理论公式及生产经验对矫直技术理论研究的弊端,对矫直机械的设计与使用过程中形成的钢筋矫直理论不充分、矫直效果稳定性差、以及钢筋矫直设备的全生命周期中绿色化程度低甚至不存在绿色化概念等问题进行深入的研究与讨论。为矫直设备未来发展向智能化、绿色化方向迈进提供了基础性理论依据及参考。文章从辊式矫直系统优化设计来提高矫直精度与效率和设备总体绿色化程度及能效影响因素的评价方法两方面对钢筋矫直设备进行研究。针对高强度盘条螺纹钢筋矫直技术在诸多工业领域应用越来越广泛的背景,本文对工程钢筋的应用与发展进行了总结,以金属材料弹塑性理论为基础介绍了盘条螺纹钢筋矫直理论的研究体系,并对未来矫直技术发展进行了分析。为验证钢筋在矫直过程中的力学属性变化情况建立了有限元分析模型及实验分析模型,验证了包辛格效应在钢筋弹塑性变形当中的存在性及其影响因素,提出了钢筋矫直系统应以钢筋材质自身力学属性变化情况为设计与优化的观点,并以HRB400E级φ12mm钢筋对矫直系统进行结构设计与优化分析。分析了当前对钢筋矫直切断设备绿色性能指标及能效指标的评价方法研究的目的和意义,提出采用综合评价方法对钢筋矫直切断设备绿的绿色性能指标及能效指标进行了深入的研究,并列举了在工程中应用的实例,结果表明此评价方法能较客观的对设备的绿色性能指标及能效指标进行有效的评价。通过本文的研究,提出以钢筋弹塑性变形影响因素为核心的矫直系统设计及优化方案,为钢筋矫直系统未来面向智能化设备发展提供了设计参考依据。对钢筋矫直设备所建立的绿色性能及能效指标评价体系对未来钢筋矫直设备面向绿色化方向发展提供了理论基础及参考方案。本文的研究,对推动矫直技术及矫直机械领域面向智能化、绿色化的未来发展方向具有理论价值和现实意义。
关键词：钢筋矫直;弹塑性变形;包辛格效应;实验;仿真;综合评价
学科专业：机械工程（专业学位）
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题来源及研究背景
1.2 课题研究的目的及意义
1.3 矫直技术发展现状
1.3.1 国外矫直技术发展现状
1.3.2 国内矫直技术发展概况
1.3.3 矫直技术发展趋势
1.4 课题研究主要内容
1.5 研究内容技术路线图
第二章 钢筋弹塑性变形理论
2.1 工程钢筋分类与发展趋势
2.1.1 钢筋分类与高强钢筋定义
2.1.2 工程钢筋未来发展趋势
2.2 工程钢筋弹塑性理论模型
2.2.1 基于微观物理模型的工程钢筋弹塑性变形理论
2.2.2 基于力学模型的工程钢筋弹塑性变形理论
2.2.3 基于实验及数值模拟的弹塑性变形理论及应用
2.3 工程钢筋矫直技术研究概况
2.3.1 矫直过程解析化理论
2.3.2 大、小变形矫直理论
2.3.3 正交矫直理论
2.3.4 最佳弹性芯矫直理论
2.4 钢筋矫直技术发展及应用
2.4.1 钢筋矫直设备发展过程
2.4.2 旋转弯曲式矫直机
2.4.3 反复弯曲式矫直机
2.5 本章小结
第三章 辊式钢筋矫直系统关键参数设计计算
3.1 钢筋矫直系统概述
3.2 矫直理论分析
3.2.1 钢筋矫直过程的变形与曲率关系
3.2.2 钢筋矫直过程弯曲变形与弯矩的关系
3.2.3 基于弯矩比概念平行辊矫直原理
3.3 平行辊矫直系统参数计算
3.3.1 辊系选择
3.3.2 辊数计算
3.3.3 辊径计算
3.3.4 辊距计算
3.3.5 矫直辊宽度计算
3.4 矫直辊压下量计算
3.5 本章小结
第四章 包辛格效应对钢筋塑性成形加工过程的影响实验及仿真分析
4.1 包辛格效应
4.2 钢筋强化模型的建立
4.3 钢筋本构参数实验与仿真
4.3.1 钢筋弯曲力学性能试验
4.3.2 钢筋力学性能有限元仿真
4.4 有限元仿真结果分析
4.4.1 单向加载结果分析
4.4.2 同向反复加载结果分析
4.4.3 双向加载结果分析
4.5 钢筋弯曲加载实验验证
4.5.1 实验方案
4.5.2 实验结果分析
4.6 本章小结
第五章 钢筋矫直系统仿真分析与优化设计
5.1 有限元分析理论及应用
5.1.1 有限元理论概述
5.1.2 有限元理论在本文的应用
5.2 ANSYA WORKBENCH有限元分析软件
5.2.1 ANSYA Workbench软件简介
5.2.2 ANSYA Workbench分析基础
5.3 建立有限元分析模型
5.3.1 矫直系统模型的建立
5.3.2 矫直系统有限元模型的建立
5.3.3 有限元模型接触定义
5.3.4 施加载荷与约束
5.4 仿真结果分析
5.4.1 矫直过程钢筋受力分析
5.4.2 矫直效果分析及优化
5.5 正交矫直系统仿真分析
5.6 智能化矫直系统研究基础
5.7 本章小结
第六章 钢筋矫直设备绿色性能及能效综合评价方法
6.1 钢筋矫直设备绿色性能评价方法研究
6.2 绿色性能综合评价方法选择
6.2.1 层次分析法
6.2.2 模糊综合评价方法
6.3 钢筋矫直切断机作业特点及能效分析
6.3.1 钢筋矫直设备能效综合评价方法
6.3.2 能效综合评价体系的建立
6.3.3 判断矩阵的构造
6.4 钢筋矫直设备绿色性能指标及能效指标综合评价应用实例
6.4.1 钢筋矫直设备绿色性能指标评价方法应用
6.4.2 钢筋矫直设备能效指标综合评价方法应用
6.5 本章小结
第七章 结论和展望
7.1 结论
7.2 创新点
7.3 展望
参考文献
致谢