申请/专利权人：东北大学

申请日：2024-05-20

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN118211349A

主分类号：G06F30/17

分类号：G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.18#公开

摘要：本发明公开了一种考虑初始残余应力的板材拉伸弯曲矫直通用解析方法，涉及矫直机技术领域。该方法包括：采集生产现场中待矫直带钢的相关参数，包括几何尺寸参数和拉伸弯曲矫直过程参数；建立拉伸弯曲矫直前带钢的初始残余应力解析模型，从而确定带钢内部残余应力的分布规律；根据带钢初始残余应力解析模型，建立拉伸弯曲矫直过程的解析机理模型。本发明通过建立考虑板材初始残余应力的解析模型来解释拉伸弯曲矫直过程的力学关系及内部存在的机理，建立符合实际加工过程的解析模型，通过分析拉伸弯曲矫直过程的不同应力状态，求解出拉伸弯曲矫直中板材应力和纵向应变与初始残余应力的关系，以便更合理调节拉矫过程中板材的设计和工艺制订。

主权项：1.一种考虑初始残余应力的板材拉伸弯曲矫直通用解析方法，其特征在于，该方法包括：步骤1：采集生产现场中待矫直带钢的相关参数，包括几何尺寸参数和拉伸弯曲矫直过程参数；步骤2：建立拉伸弯曲矫直前带钢的初始残余应力解析模型，从而确定带钢内部残余应力的分布规律；步骤3：根据带钢初始残余应力解析模型，建立拉伸弯曲矫直过程的解析机理模型；所述几何尺寸参数包括待矫直带钢的长度、宽度和厚度；所述拉伸弯曲矫直过程参数包括待矫直带钢的属性参数和拉伸弯曲矫直机的相关参数；所述待矫直带钢的属性参数包括杨氏模量、密度、屈服强度和切线模量；所述拉伸弯曲矫直机的相关参数包括工作辊直径、长度和各工作辊组的相对位置参数；步骤2中所述的建立拉伸弯曲矫直前带钢的初始残余应力解析模型的方法为：将带钢沿纵向方向均匀划分为若干条层，根据带钢各条层横向和纵向的延伸规律，建立板带材拉矫前初始残余应力解析模型，包括如下步骤：步骤2.1：假设将带钢沿纵向方向均匀划分为总数为的条层，选取带钢的宽度微元，利用轧制过程的体积不变定律，计算带钢轧制后第条层的长度； （1）；其中代表带钢轧制前的厚度；代表带钢轧制后的厚度；代表带钢轧制前的长度；为第条层入口宽度金属流动函数的导数；表示带钢宽度方向坐标，其中=1，2,3……；步骤2.2：根据各条层轧制后产生的附加应变均为弹性应变，则各条层分别与第条层之间有以下关系式： （2）； （3）；...... （4）；式中，、、分别为第条层的长度、杨氏模量和残余应力，其中=1，2,3……；为轧后带钢整体的长度； 、分别为轧后无附加应变的第条层的杨氏模量和残余应力；步骤2.3：基于个条层在带钢长度方向需要满足残余应力自平衡条件，建立残余应力纵向自平衡计算模型： （5）；式中，分别为带钢的厚度，表示带钢长度方向坐标，表示带钢宽度方向坐标；步骤2.4：联立公式（1）-（5），得到带钢初始残余应力解析模型： （6）；其中为第条层入口宽度金属流动函数的导数；所述步骤3包括如下步骤：步骤3.1：将带钢视作线性强化弹塑性材料，确定拉伸弯曲矫直过程中带钢横截面上可能出现的应力分布状态，包括纯弹性应力分布状态、单侧塑性应力分布状态和双侧塑性应力分布状态；步骤3.2：基于带钢初始残余应力解析模型，分析带钢进行拉伸弯曲矫直过程时出现的单侧塑性应力分布状态的解析机理；依据带钢所受外力和内力相平衡建立公式（7）； （7）；式中，，其中为材料的弹性模量，为材料的强化模量；为板材厚度；表示带钢厚度方向坐标；为弹性区域高度； 为中性层偏移量；为带钢第条层的残余应力；为带钢屈服应力；为带钢拉伸应力；通过对公式（7）转换，得到公式（8）所示的中性层偏移量： （8）；根据公式（8）所示的中性层偏移量进一步得到中性层的纵向应变公式（9）： （9）；式中，为带钢的中性层纵向应变通用公式；为中性层的曲率半径；步骤3.3：基于带钢初始残余应力解析模型，分析带钢进行拉伸弯曲矫直过程时出现的双侧塑性应力分布状态的解析机理；依据带钢所受外力和内力相平衡建立公式（10）； （10）；式中，，其中为材料的弹性模量，为材料的强化模量；为板材厚度；为弹性区域高度； 为中性层偏移量；为带钢第条层的残余应力；通过对公式（10）转换，得到公式（11）所示的中性层偏移量： （11）；通过公式（11）所示的中性层偏移量进一步得到公式（12）所示的中性层的纵向应变： （12）；式中，为带钢的中性层纵向应变通用公式；为中性层的曲率半径。

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权利要求：

百度查询： 东北大学 一种考虑初始残余应力的板材拉伸弯曲矫直通用解析方法

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