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包罐机在改装车上的应用分析 罐体车的应用在中国发展的道路上起到了非常大的作用， 堪比高速路上的移动管道。也在我们日常生活中常常出现。引用于水泊焊割的介绍[1]。“包罐”工艺的流程从下料到拼板，利用拼板机进行平面对接焊。 最后运用包罐机进行包罐成型。成型后进行直线焊和两道内外环焊（与封头连接处）。在包罐工序中要把已加工好的封头和防浪板或隔仓板按工艺图纸要求的位置排列，并用固定架固定好，防止其受力转动，动力源可以用一般汽车修理厂用的葫芦吊或升降机改装，滚轮架的作用是调节受力方向和位置。其次，包罐分两侧面逐步成形，从底面往上包围成形，调节拉力和受力方向，使最底面的筒体板与放浪板垫板紧贴，并且使罐体板与封头板直边平齐，此时在罐体内壁从底面往上逐渐点焊固定 罐体内壁与防浪板垫板以及点焊固定罐体直筒与封头. 最后，焊接罐体顶面的一条直焊缝和罐体与封头的两道环焊，罐体成形完工。，包罐成形的关键在于利用包罐机的臂力使板与防浪板紧贴，同时逐渐点焊固定板体和防浪板。在不规则的罐体生产中，不同于卷板机的先成型后加防浪板的工艺，包罐机把板材进行大R弧部分弹性形变和小R弧部分塑性形变；而不是像卷板机把板材塑性形变。 1. 罐体弯曲应力的分析 任何弯曲都可以看做多个V形状的弯曲组成。所以可以分析V形状的弯曲来分析板材弯曲的应力。板材弯曲时变形主要区域在弯曲件的圆角部分。 引用于弯曲成都航空职业技术学院的弯曲变形分析[2]。如图一所示，弯曲前aa=bb，弯曲后aa’aa，bb’bb， 由此可见弯曲时受力边缘变短而材料产生切向压力，另一边缘变长而产生切向拉力。板材中间有一层为中间层为应变中性层，其应力为零。 图一：板材弯曲网格对比[2] 如图二所示，板材的变形根据所受力的大小而产生三个不同的阶段，他们会从弹性弯曲到弹-塑弯曲再到纯塑性弯曲。由此可见，板材的最外边缘是产生应力的最大处。 图二：板材弯曲性质的变化和应力方向（a.弹性,b.强弹性, c.不完全塑性,d. 完全塑性）[3] 当弯曲的板材产生的应力大于本身的最大屈服强度就会产生塑性形变，小于本身的最大屈服强度则是弹性形变。有图可见，材料在弹性行变中离开力的束缚会回弹原来的状态，而材料在塑性形变下自身无法弹回原来的形状。我们可以通过板材的属性和弯曲度来计算外表面的最大应力，进而判断其所受的应力和形变性质。 σmax=E1+2rt ≤σy 公式1 [2] 其中 E是材料本身的弹性系数，r是材料的弯曲角度，t是材料的本身厚度, σy 是材料的屈服强度。 当 rt≥12（Eσy-1）时，材料是弹性形变。反则为塑性形变。 以罐体板材中是Q235钢板和8083铝板为例。 表一：金属材料参数 材料 弹性系数-E (Gpa) 屈服强度-σy (Mpa) 抗拉强度(Mpa) 弯度最小 厚度最大 Q235 203.395 235 375-460 250mm 8mm 8083铝 69 276 310 250mm 10mm 在罐体生产工艺中，我们以最小罐体弧度和板材最大厚度为例来计算也就是 rt 的最小值。这样就能计算出罐体R弧最小即应力最大处的形变性质。 通过计算我们可以得出罐体弧度出的形变性质。 表二：板体弯度处应力产生的形变计算 材质 rt 大小符号 0.5（Eσy-1） 形变性质 Q235 31.25 435 塑性形变 8083铝 25 108 塑性形变 在包罐的过程中，不考虑变形回弹的情况下罐体应受应力最大处是塑性形变。所以在包罐机的工艺中，罐体最大应力已经消除。例如，如图三所示，在罐体的拐角处板梯的弧度应经可以与防浪板相切，说明板体在小R弧处已经是塑性形变。 图三：变形后的板体与防浪板吻合（包罐臂脱离板体） [4] 2．焊接残余应力对罐体的影响 焊接残余应力是由于金属承受极高非线性的温度并且在不均匀的冷却过程中金属产生的不均匀热扩张和收缩，因此在焊缝周围形成了塑性形变[5]。引用于Farag Soul 和 Nada Hamdy 的焊接残余应力和习性的数据分析，板材的焊缝周围会有横向和纵向的残余应力。如图四所示： 图四：板材焊接残余应力的表现（箭头为板材收缩方向）[4] 在焊缝的中间由于冷却产生的塑性对其周围产生拉应力，焊缝周围的板体对抗其中心的拉应力而产生了压应力。如图五所示： 图五：焊缝走位横切面的应力（C：压应力，T：拉应力）[5] 在包罐工艺中，经过最后的纵缝焊接，罐体的内在应力会随着纵缝焊接残余应力的产生而发生改变。如图六，残余应力在罐体上的网格分析所示： 图六：残余应力在罐体上的最终形态（a. 钨极氩弧焊；b. DC-LSND 动态低应力无变形技术）[5] 在图中可以看出，网格部分的内径比实线的罐体内径要小。换句