钢带缠绕预应力模具变张力设计理论与实验研究

钢带缠绕预应力模具具有承载能力大、刚度好、外形紧凑、疲劳强度高等优点，适用于冷挤压、人造金刚石合成等高工作载荷下的材料成形。在我国，尚未开展相关的基础及应用研究。本项目以冷挤压模具和两面顶人造金刚石合成模具为研究对象，采用理论解析、数值分析和实验研究相结合的方法，开展模具强度分析及失效机理的研究，建立理想的预紧力分布模型。以等强度设计准则为基础，引入摩擦力的影响，探索钢带缠绕张力与模具预紧力之间关系，推导缠绕张力计算公式，开发缠绕模具参数设计软件，建立起钢带缠绕预应力模具变张力设计理论。采用有限元非线性分析方法开展钢带缠绕过程中的数值模拟，解决非线性接触问题。自主研制钢带缠绕预应力模具实验装置并开展钢带缠绕实验研究，建立大张力条件下缠绕张力的闭环控制策略。本项目涉及弹塑性力学、超高压理论、金属材料、控制理论等多个学科领域，具有较高的基础研究价值和重要的科学意义，工业应用前景良好。