【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于板帶矯直，特別涉及一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法。
技術介紹
1、矯直技術是金屬板帶材的后部工序，矯直工序是決定金屬板帶材產品的品質的重要環節之一。隨著汽車制造業的發展，對金屬板帶材產品的板形等方面提出更高的要求。在金屬板帶材軋制過程中，由于軋制工序的軋制壓力分布不均、金屬橫向流動等原因，會使金屬板帶材的縱向纖維長度分布不均，會使板帶材內部產生殘余應力，當金屬纖維過長，殘余應力足夠大，超過帶材失穩的閾值時，長纖維發生失穩，使帶材產生浪形。
2、輥式矯直機一般用與矯直縱向的波浪彎，是指通過上下兩排交錯排布的工作輥，使金屬板帶材多次反復彎曲。在矯直過程中，向工作輥施加彎輥，使工作輥輥面凸起，可實現對板形不良的改善。其工作原理是在縱向纖維短的地方使壓下量變大，將縱向纖維拉長，起浪的地方被壓平，形成壓縮狀態，長纖維變短，以達到改善板形、減小金屬板帶材殘余應力的目的。由于對矯直過程中板帶材殘余應力變化機理研究較少，實際生產設定凸度時，幾乎沒有技術理論進行支撐，只能根據經驗調節。在現有公開文獻中，有關于輥型曲線對板帶材殘余應力影響的研究為：“矯直輥輥型曲線對中厚板殘余應力的影響”(材料科學與工藝，2012，1-6)，該文章中將厚度方向上的應力增量等于中性層的應力增量，誤差較大。
技術實現思路
1、針對上述問題，本專利技術的目的是提供一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，該方法以彈塑性力學分析為基礎，通過分析板帶材內部殘余應力在矯直反彎和初始殘
2、本專利技術的技術方案在于：一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，包括以下步驟：
3、s1：將板帶材按照寬度方向均分為n個條元，依次標定為t1，t2，……，tn，設定金屬板帶材板形分布bx、輥型gx以及矯直的反彎曲率cw；
4、s2：確定板帶材初始殘余應變εc0i及初始殘余應力值σc0i；
5、s3：確定出cw所對應的壓彎撓度δw，并且與gx相加得到寬度方向上各條元的壓彎撓度δwi,根據δwi確定出第i條元所對應的cwi；
6、s4：賦予初始值；
7、s5：將初始殘余應力σc0i與矯直后的殘余應力求平均值作為矯直過程中拉伸應力值σfi；
8、s6：在板帶材高度方向上離散m份，按照理想應力狀態確定彎曲曲率和拉力引起的各單元x方向上的應力及應變；
9、s7：確定各單元x方向上的彈性回復及殘余應變；
10、s8：將第i條元在高度方向上的殘余應變的平均值作為條元的延伸量,將其與初始殘余應變相加得到矯直后的殘余應變，確定矯直后的寬度方向的殘余應力值σc1i；
11、s9：確定出的殘余應力值σc1i與矯直后殘余應力初始值確定最大誤差，判斷是否小于ξ，如果是，輸出σc1i及εc1i，完成計算，否則令矯直后殘余應力初始值等于確定出的殘余應力值σc1i，重新從步驟s5計算；
12、s10：通過分析殘余應力值σc1i的變化，優化矯直過程中的工藝參數，從而更好地控制制造過程，確保最終產品的性能和可靠性。
13、所述步驟s2中，確定板帶材初始殘余應變εc0i及初始殘余應力值σc0i的具體過程為：
14、εc0i＝10-5bx(1)
15、σc0i＝eεc0i(2)
16、式中，εc0i為第i個條元初始殘余應變；bx為板形值；σc0i為第i個條元初始殘余應力值；e為板帶材材料的彈性模量。
17、所述步驟s3中，確定出cw所對應的壓彎撓度δw的具體過程為：
18、
19、
20、式中，c0為板材的縱向原始彎曲曲率，取0；cw為工作輥的反彎曲率比；cc為殘余曲率比；為殘余撓度比；為彈復撓度比；為壓彎總撓度比；δt為彈性極限撓度；δw為壓彎總撓度；mt為彈性極限彎矩；b為材料的寬度；h為材料的厚度；σt為材料的彈性極限應力值。
21、所述步驟s3中，若矯直輥上下都有彎輥，則壓彎撓度δw與gx直接相加得到寬度方向上各條元的壓彎撓度δwi；若只有一排有彎輥，則壓彎撓度δw與0.5倍的gx相加得到寬度方向上各條元的壓彎撓度δwi。
22、所述步驟s4中，的初始值為0；
23、所述步驟s5中，矯直過程中拉伸應力值σfi值為：
24、
25、式中，σfi為拉伸應力值，σc0i為初始殘余應力，為矯直后的殘余應力。
26、所述步驟s6中，彎曲曲率和拉力引起的各單元x方向上的應力及應變為：
27、
28、εwij＝zjcwiat(12)
29、
30、式中，at為板帶材彈性極限曲率；εt為材料彈性極限應變；εwij為寬度方向的第i個條元，高度方向的第j份單元的由彎曲引起的應變；εzij為寬度方向的第i個條元，高度方向的第j份單元的總應變；zj第j份單元距離材料中間面的距離，中間面以下為負；σij為寬度方向的第i個條元，高度方向的第j份單元的總應力。
31、所述步驟s7中，各單元x方向上的彈性回復及殘余應變
32、
33、εcij＝εzij-εtij(16)
34、式中，εtij為寬度方向的第i個條元，高度方向的第j份單元的彈性應變；εcij為寬度方向的第i個條元，高度方向的第j份單元的塑性應變。
35、所述步驟s8中，矯直后的寬度方向的殘余應力值σc1i為：
36、
37、σc1i＝eεc1i(18)
38、式中，εc1i為第i個條元矯直后的殘余應變值。
39、本專利技術的技術效果在于：本專利技術以彈塑性力學分析為基礎，通過分析板帶材內部殘余應力在矯直反彎和初始殘余應力的共同作用下的影響，計算出矯直完成之后的殘余應力分布，能夠較為準確快速的模擬輥式矯直機使用不同彎輥量進行矯直對板帶殘余應力分布的影響，有助于預測板帶材在矯直后的殘余應力分布及板形分布，從而確保最終產品的性能和可靠性，以提高矯直效果和效率。
40、以下將結合附圖進行進一步的說明。
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1.一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：所述步驟S2中，確定板帶材初始殘余應變εc0i及初始殘余應力值σc0i的具體過程為：
3.根據權利要求1所述一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：所述步驟S3中，確定出Cw所對應的壓彎撓度δw的具體過程為：
4.根據權利要求1所述一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：所述步驟S3中，若矯直輥上下都有彎輥，則壓彎撓度δw與GX直接相加得到寬度方向上各條元的壓彎撓度δwi；若只有一排有彎輥，則壓彎撓度δw與0.5倍的GX相加得到寬度方向上各條元的壓彎撓度δwi。
5.根據權利要求1所述一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：所述步驟S4中，的初始值為0。
6.根據權利要求1所述一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：所述步驟S5中，矯直過程中拉伸應力值σFi值為：
7.根
8.根據權利要求1所述一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：所述步驟S7中，各單元X方向上的彈性回復及殘余應變
9.根據權利要求1所述一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：所述步驟S8中，矯直后的寬度方向的殘余應力值σc1i為：
...【技術特征摘要】
1.一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：所述步驟s2中，確定板帶材初始殘余應變εc0i及初始殘余應力值σc0i的具體過程為：
3.根據權利要求1所述一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：所述步驟s3中，確定出cw所對應的壓彎撓度δw的具體過程為：
4.根據權利要求1所述一種在彎輥作用下板帶矯直過程中殘余應力計算方法，其特征在于：所述步驟s3中，若矯直輥上下都有彎輥，則壓彎撓度δw與gx直接相加得到寬度方向上各條元的壓彎撓度δwi；若只有一排有彎輥，則壓彎撓度δw與0.5倍的gx相加得到寬度方向上各條元的壓彎撓度δwi。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：任玉成，靳恩輝，孫亞波，張康武，
申請(專利權)人：中國重型機械研究院股份公司，
類型：發明
國別省市：
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