【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及矯直機領域，具體涉及一種考慮初始殘余應力的板材拉伸彎曲矯直通用解析方法。
技術介紹
1、高質量冷軋板帶材廣泛用于汽車、家電、輕工、建筑和商業等行業。帶材拉伸彎曲矯直的理論基礎是彈塑性拉伸彎曲矯直理論。帶材在加工工序中由于不均勻延伸使內部產生應力，當應力值達到一定程度時，會造成板帶的瓢曲或浪形，拉伸彎曲矯直機改善板形正是利用了內應力的存在。拉伸彎曲矯直機作為熱軋、冷軋之間承前啟后的關鍵設備，對消除缺陷、改善板形，提高冷軋帶鋼的性能起著重要的作用。
2、相較以往關于拉伸彎曲矯直機的研究中仍存在一些研究尚淺部分，其一，現有研究多聚焦于拉伸彎曲矯直機的設備上，而對于帶材拉伸彎曲矯直過程的變形機理還缺乏深入系統的研究，到目前為止還未有一套解析模型來解釋拉伸彎曲矯直過程的力學關系及內部存在的機理，導致拉矯過程中板材的設計和工藝制訂還缺乏行之有效的準則；其二，在實際生產中，拉伸彎曲矯直前多數板材是帶有板帶材浪形或翹曲缺陷，然而目前考慮板材初始殘余應力及板形多依賴于經驗，缺乏適用性較強的解析模型來解釋內部殘余應力在拉矯過程的形成及演變過程，無法高精度、高質量地實現板材拉矯，從而影響最終產品質量。
3、因此，建立一個考慮初始殘余應力板材的拉伸彎曲矯直過程解析模型尤為重要，需要進一步系統研究拉伸彎曲變形，徹底弄清拉伸彎曲矯直機理，結合現場工藝建立合適的機理模型，編制仿真程序，對拉伸彎曲矯直過程進行模擬，找出拉伸彎曲矯直變形機理和工藝因素對考慮殘余應力的影響規律，并編制仿真程序進行驗證，實現從力學角度更好地闡述拉
技術實現思路
1、針對拉伸彎曲矯直前期板材的初始殘余應力判定多依賴于經驗且目前為止還未有一套解析模型來解釋拉伸彎曲矯直過程的力學關系及內部存在的機理的問題，本專利技術提出一種考慮初始殘余應力的板材拉伸彎曲矯直通用解析方法，來揭示板材在整個拉伸彎曲矯直過程的力學解析機理，以便優化拉矯過程中板材的設計和工藝制訂，為消除板形缺陷、改善板形質量提供更為精確的判定。
2、本專利技術的技術方案是：
3、一種考慮初始殘余應力的板材拉伸彎曲矯直通用解析方法，該方法包括：
4、步驟1：采集生產現場中待矯直帶鋼的相關參數，包括幾何尺寸參數和拉伸彎曲矯直過程參數；
5、步驟2：建立拉伸彎曲矯直前帶鋼的初始殘余應力解析模型，從而確定帶鋼內部殘余應力的分布規律；
6、步驟3：根據帶鋼初始殘余應力解析模型，建立拉伸彎曲矯直過程的解析機理模型。
7、進一步地，根據所述的考慮初始殘余應力的板材拉伸彎曲矯直通用解析方法，所述幾何尺寸參數包括待矯直帶鋼的長度、寬度和厚度；所述拉伸彎曲矯直過程參數包括待矯直帶鋼的屬性參數和拉伸彎曲矯直機的相關參數；所述待矯直帶鋼的屬性參數包括楊氏模量、密度、屈服強度和切線模量；所述拉伸彎曲矯直機的相關參數包括工作輥直徑、長度和各工作輥組的相對位置參數。
8、進一步地，根據所述的考慮初始殘余應力的板材拉伸彎曲矯直通用解析方法，步驟2中所述的建立拉伸彎曲矯直前帶鋼的初始殘余應力解析模型的方法為：將帶鋼沿縱向方向均勻劃分為若干條層，根據帶鋼各條層橫向和縱向的延伸規律，建立板帶材拉矯前初始殘余應力解析模型。
9、進一步地，根據所述的考慮初始殘余應力的板材拉伸彎曲矯直通用解析方法，所述步驟2包括如下步驟：
10、步驟2.1：假設將帶鋼沿縱向方向均勻劃分為總數為的條層，選取帶鋼的寬度微元，利用軋制過程的體積不變定律，計算帶鋼軋制后第條層的長度：
11、???????????????????（1）；
12、其中代表帶鋼軋制前的厚度；代表帶鋼軋制后的厚度；代表帶鋼軋制前的長度；為第條層入口寬度金屬流動函數的導數；表示帶鋼寬度方向坐標，其中=1，2,3……；
13、步驟2.2：根據各條層軋制后產生的附加應變均為彈性應變，則各條層分別與第條層之間有以下關系式：
14、?（2）;
15、?（3）;
16、......
17、?（4）;
18、式中，、、分別為第條層的長度、楊氏模量和殘余應力，其中=1，2,3……；為軋后帶鋼整體的長度；
19、、分別為軋后無附加應變的第條層的楊氏模量和殘余應力；
20、步驟2.3：基于個條層在帶鋼長度方向需要滿足殘余應力自平衡條件，建立殘余應力縱向自平衡計算模型：
21、?（5）;
22、式中，分別為帶鋼的厚度，表示帶鋼長度方向坐標，表示帶鋼寬度方向坐標；
23、步驟2.4：聯立公式（1）-（5），得到帶鋼初始殘余應力解析模型：
24、?（6）;
25、其中為第條層入口寬度金屬流動函數的導數。
26、進一步地，根據所述的考慮初始殘余應力的板材拉伸彎曲矯直通用解析方法，所述步驟3包括如下步驟：
27、步驟3.1：將帶鋼視作線性強化彈塑性材料，確定拉伸彎曲矯直過程中帶鋼橫截面上可能出現的應力分布狀態，包括純彈性應力分布狀態、單側塑性應力分布狀態和雙側塑性應力分布狀態；
28、步驟3.2：基于帶鋼初始殘余應力解析模型，分析帶鋼進行拉伸彎曲矯直過程時出現的單側塑性應力分布狀態的解析機理；
29、依據帶鋼所受外力和內力相平衡建立公式（7）；
30、???（7）；
31、式中，，其中為材料的彈性模量，為材料的強化模量；為板材厚度；表示帶鋼厚度方向坐標；為彈性區域高度；
32、為中性層偏移量；為帶鋼第條層的殘余應力；為帶鋼屈服應力；為帶鋼拉伸應力；
33、通過對公式（7）轉換，得到公式（8）所示的中性層偏移量：
34、?（8）;
35、根據公式（8）所示的中性層偏移量進一步得到中性層的縱向應變公式（9）：
36、?（9）;
37、式中，為帶鋼的中性層縱向應變通用公式；為中性層的曲率半徑；
38、步驟3.3：基于帶鋼初始殘余應力解析模型，分析帶鋼進行拉伸彎曲矯直過程時出現的雙側塑性應力分布狀態的解析機理；
39、依據帶鋼所受外力和內力相平衡建立公式（10）；
40、?（10）;
41、式中，，其中為材料的彈性模量，為材料的強化模量；為板材厚度；為彈性區域高度；
42、為中性層偏移量；為帶鋼第條層的殘余應力；
43、通過對公式（10）轉換，得到公式（11）所示的中性層偏移量：
44、???（11）;
45、通過公式（11）所示的中性層偏移量進一步得到公式（12）所示的中性層的縱向應變：
46、??（12）;
47、式中，為帶鋼本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種考慮初始殘余應力的板材拉伸彎曲矯直通用解析方法，其特征在于，該方法包括：
【技術特征摘要】
1.一種考慮初始殘余應力的板材拉伸彎曲矯...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫杰，李雪夢，王云龍，吳豪，曾烜平，彭文，張殿華，
申請(專利權)人：東北大學，
類型：發明
國別省市：
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