手擀面加工过程中的非线性力学及热力学问题

图5给出了平面擀面法的剖面图，其塑性流动法则遵循体积不变假设。所谓体积不变，即材料在变形过程中不论形状如何变化，其总体积认为保持不变，所以厚度的减小必然意味着平面的扩展。如图5所示，面片在擀面杖的压迫作用下，沿擀面方向延展，最终达到擀薄的目的。

3.2.2 卷积擀面法

图6 卷积擀面法

卷积擀面法的原理与平面擀面法类似，但具体变形过程较为复杂。为简化分析，我们沿砧板法线方向对在某一擀面时刻的卷积面片作以分割（如图6红色虚线），显然，法线左侧为已擀区，厚度较薄，法线右侧为未擀区，厚度较厚；与平面擀面法类似，未擀区在图示法线方向接触区域内受压迫变薄，根据体积不变条件，材料向前延展，从而达到擀薄目的。由于卷积擀面法具有多层次擀面、多周期循环的优点，其擀面效率大为提高。

3.2.3 擀面过程中的回弹问题

以平面擀面法为例，图7给出了擀面过程中回弹翘曲的产生机理。在擀面过程中，面片上表面在擀面杖作用下延展，延展后的上表面有弹性恢复的趋势，故在上表面会产生一个拉应力。在面片边缘区域，由于局部塑形流动，上表面的材料会补偿到下表面，从而导致下表面弹性收缩趋势远小于上表面。

另外，上表面是自由面，下表面与砧板接触，面片与砧板间的摩擦力会进一步阻碍下表面的弹性恢复。由于上表面的弹性恢复，擀面后面片会产生回弹现象，即表现为边缘的翘曲，实验观测结果在图8中给出。显然，面片越厚，上述效果越显著。在实际擀面过程中，初始阶段的平面擀面法回弹量大，中后期的卷积擀面法回弹量小，直至最后回弹完全消失。

图7.回弹示意图

图8.回弹实验观测结果