手搟面加工過程中的非線性力學及熱力學問題
本文對手搟面加工過程中涉及的非線性力學及熱力學問題進行了分析,主要涉及:I.揉面過程的時效成形原理;II.搟面過程中的非線性變形機理;III.煮面過程中的火候控制問題。
圖5給出了平面搟面法的剖面圖,其塑性流動法則遵循體積不變假設。所謂體積不變,即材料在變形過程中不論形狀如何變化,其總體積認為保持不變,所以厚度的減小必然意味著平面的擴展。如圖5所示,面片在搟面杖的壓迫作用下,沿搟面方向延展,最終達到搟薄的目的。 3.2.2 卷積搟面法 圖6 卷積搟面法 卷積搟面法的原理與平面搟面法類似,但具體變形過程較為復雜。為簡化分析,我們沿砧板法線方向對在某一搟面時刻的卷積面片作以分割(如圖6紅色虛線),顯然,法線左側為已搟區(qū),厚度較薄,法線右側為未搟區(qū),厚度較厚;與平面搟面法類似,未搟區(qū)在圖示法線方向接觸區(qū)域內受壓迫變薄,根據(jù)體積不變條件,材料向前延展,從而達到搟薄目的。由于卷積搟面法具有多層次搟面、多周期循環(huán)的優(yōu)點,其搟面效率大為提高。 3.2.3 搟面過程中的回彈問題 以平面搟面法為例,圖7給出了搟面過程中回彈翹曲的產(chǎn)生機理。在搟面過程中,面片上表面在搟面杖作用下延展,延展后的上表面有彈性恢復的趨勢,故在上表面會產(chǎn)生一個拉應力。在面片邊緣區(qū)域,由于局部塑形流動,上表面的材料會補償?shù)较卤砻,從而導致下表面彈性收縮趨勢遠小于上表面。 另外,上表面是自由面,下表面與砧板接觸,面片與砧板間的摩擦力會進一步阻礙下表面的彈性恢復。由于上表面的彈性恢復,搟面后面片會產(chǎn)生回彈現(xiàn)象,即表現(xiàn)為邊緣的翹曲,實驗觀測結果在圖8中給出。顯然,面片越厚,上述效果越顯著。在實際搟面過程中,初始階段的平面搟面法回彈量大,中后期的卷積搟面法回彈量小,直至最后回彈完全消失。 圖7.回彈示意圖 圖8.回彈實驗觀測結果 |
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