一種涉及力學(xué)多參數(shù)變化的帶鋼拉伸彎曲矯直計(jì)算方法 技術(shù)領(lǐng)域 [0001] 本發(fā)明涉及矯直機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種涉及力學(xué)多參數(shù)變化的帶鋼拉伸彎曲矯直計(jì)算方法。 背景技術(shù) [0002] 高質(zhì)量冷軋帶鋼作為裝備制造業(yè)的一個(gè)重要分支，廣泛應(yīng)用于汽車、航空航天、船舶、建筑等領(lǐng)域。在生產(chǎn)加工過程中，帶鋼內(nèi)部不均勻殘余應(yīng)力超過屈曲臨界條件將引起帶鋼板形瓢曲問題，形成邊浪、中浪等板形缺陷，嚴(yán)重影響帶鋼質(zhì)量。拉伸彎曲矯直是一種常用的金屬板材的矯直技術(shù)，主要通過彎曲輥、矯直輥以及張力輥的共同作用下對帶鋼進(jìn)行拉伸和彎曲，使帶鋼產(chǎn)生彈塑性變形從而消除帶鋼中由先前加工步驟引入的殘余應(yīng)力和不平整。 [0003] 以往于拉伸彎曲矯直機(jī)的研究重點(diǎn)多基于拉伸彎曲矯直的基本原理以及工藝參數(shù)，然而帶鋼的拉伸彎曲矯直是一個(gè)十分復(fù)雜的變形過程，并非是簡單的拉伸和彎曲疊加而成，而是拉伸和彎曲的耦合作用形成，相互影響，產(chǎn)生了彈塑性延伸，即變形。因此，以往的研究難以對帶鋼拉伸彎曲矯直機(jī)理進(jìn)行精確分析，未能建立起耦合帶鋼中性層變化量、彎曲曲率以及輥?zhàn)訅合铝康榷嘁蛩氐纳钊胩骄科渥冃螜C(jī)理，缺乏一套完整的帶鋼在拉伸彎曲矯直過程中的解析模型，在拉伸彎曲矯直過程中相關(guān)參數(shù)的設(shè)定多依賴于現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，缺少科學(xué)的理論指導(dǎo)和可靠的解析依據(jù)。 [0004] 因此，基于帶鋼在拉伸彎曲矯直過程中復(fù)雜的變化，在考慮材料強(qiáng)化的前提下，探究耦合帶鋼初始?xì)堄鄳?yīng)力、彎曲曲率和中性層變化量等多力學(xué)參數(shù)的拉伸彎曲矯直解析機(jī)理，準(zhǔn)確掌握帶鋼在拉伸彎曲矯直過程的變化規(guī)律尤為重要，對減少板材缺陷，提高板材質(zhì)量有著意義。 發(fā)明內(nèi)容 [0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種涉及力學(xué)多參數(shù)變化的帶鋼拉伸彎曲矯直計(jì)算方法，綜合考慮待矯直帶鋼內(nèi)部的初始應(yīng)力情況以及帶鋼在拉伸彎曲矯直過程中出現(xiàn)的不同應(yīng)力狀態(tài)，建立帶鋼拉伸彎曲矯直計(jì)算方法，準(zhǔn)確掌握帶鋼在拉伸彎曲矯直過程的變化規(guī)律，以減少帶鋼缺陷，提高帶鋼質(zhì)量。 [0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種涉及力學(xué)多參數(shù)變化的帶鋼拉伸彎曲矯直計(jì)算方法，包括以下步驟： [0007] 步驟1：采集生產(chǎn)現(xiàn)場中待矯直帶鋼的相關(guān)參數(shù)，包括幾何尺寸參數(shù)和拉伸彎曲矯直過程參數(shù)； [0008] 步驟2：依據(jù)帶鋼所受外力和內(nèi)力平衡原理，分別計(jì)算帶鋼在拉伸彎曲矯直過程中橫截面出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)和雙側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)下中性層的縱向應(yīng)變，建立不同應(yīng)力分布狀態(tài)下帶鋼中性層的縱向應(yīng)變與彎曲曲率的解析通式； [0009] 步驟3：在考慮帶鋼的板材強(qiáng)化及初始?xì)堄鄳?yīng)力情況下，結(jié)合帶鋼的多力學(xué)參數(shù)進(jìn)行彎曲曲率與彎矩求解，依據(jù)力矩平衡原理，建立不同塑性應(yīng)力分布狀態(tài)下帶鋼的曲率解析通式，其中，多力學(xué)參數(shù)包括帶鋼張力、帶鋼初始?xì)堄鄳?yīng)力、拉伸層表面應(yīng)力和壓縮層表面應(yīng)力； [0010] 步驟4：結(jié)合步驟2和步驟3，將帶鋼在不同彎曲輥組和矯直輥組下出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)和雙側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的不同情況疊加，建立帶鋼發(fā)生拉伸彎曲矯直過程中總殘余應(yīng)變量的解析通式。 [0011] 進(jìn)一步地，步驟1所述幾何尺寸參數(shù)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(shù)包括待矯直帶鋼的屬性參數(shù)和拉伸彎曲矯直機(jī)的相關(guān)參數(shù)；所述待矯直帶鋼的屬性參數(shù)包括楊氏模量、密度、屈服強(qiáng)度和切線模量；所述拉伸彎曲矯直機(jī)的相關(guān)參數(shù)包括工作輥直徑、長度和各工作輥組的相對位置參數(shù)。 [0012] 進(jìn)一步地，所述步驟2包括以下步驟： [0013] 步驟2.1：將帶鋼視為線性強(qiáng)化彈塑性材料，根據(jù)帶鋼在拉伸彎曲矯直過程中橫截面上應(yīng)力分布狀態(tài)判斷帶鋼橫截面應(yīng)力分布狀態(tài)屬于單側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)或雙側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)； [0014] 步驟2.2：基于帶鋼內(nèi)外力平衡方程，對帶鋼進(jìn)行拉伸彎曲矯直過程中出現(xiàn)的單側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)的解析機(jī)理進(jìn)行分析，得到單側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)下帶鋼中性層的縱向應(yīng)變 ； [0015] 根據(jù)帶鋼矯直過程出現(xiàn)的單側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)，建立帶鋼所受外力和內(nèi)力相平衡方程，如公式（1）所示： [0016] （1） [0017] 其中，表示帶鋼長度方向坐標(biāo)，表示帶鋼寬度方向坐標(biāo)，表示帶鋼厚度方向坐標(biāo)，E為帶鋼的彈性模量，E1為帶鋼的強(qiáng)化模量，為帶鋼厚度， 為帶鋼出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的彈性區(qū)域高度， 為帶鋼出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的中性層偏移量， 為帶鋼初始?xì)堄鄳?yīng)力， 為帶鋼張力, 為帶鋼屈服應(yīng)力； [0018] 由公式（1）得，帶鋼出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的中性層偏移量 ，如公式（2）所示： [0019] （2） [0020] 帶鋼出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)下中性層的縱向應(yīng)變 ，如公式（3）所示： [0021] （3） [0022] 其中， 為單側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)下中性層的曲率半徑；

1.一種涉及力學(xué)多參數(shù)變化的帶鋼拉伸彎曲矯直計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1：采集生產(chǎn)現(xiàn)場中待矯直帶鋼的相關(guān)參數(shù)，包括幾何尺寸參數(shù)和拉伸彎曲矯直過程參數(shù)； 步驟2：依據(jù)帶鋼所受外力和內(nèi)力平衡原理，分別計(jì)算帶鋼在拉伸彎曲矯直過程中橫截面出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)和雙側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)下中性層的縱向應(yīng)變，建立不同應(yīng)力分布狀態(tài)下帶鋼中性層的縱向應(yīng)變與彎曲曲率的解析通式； 步驟2.1：將帶鋼視為線性強(qiáng)化彈塑性材料，根據(jù)帶鋼在拉伸彎曲矯直過程中橫截面上應(yīng)力分布狀態(tài)判斷帶鋼橫截面應(yīng)力分布狀態(tài)屬于單側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)或雙側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)； 步驟2.2：基于帶鋼內(nèi)外力平衡方程，對帶鋼進(jìn)行拉伸彎曲矯直過程中出現(xiàn)的單側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)的解析機(jī)理進(jìn)行分析，得到單側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)下帶鋼中性層的縱向應(yīng)變； 步驟2.3：基于帶鋼內(nèi)外力平衡方程，對帶鋼進(jìn)行拉伸彎曲矯直過程中出現(xiàn)的雙側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)的解析機(jī)理進(jìn)行分析，得到雙側(cè)塑性應(yīng)力分布狀態(tài)下帶鋼中性層的縱向應(yīng)變； 步驟3：在考慮帶鋼的板材強(qiáng)化及初始?xì)堄鄳?yīng)力情況下，結(jié)合帶鋼的多力學(xué)參數(shù)進(jìn)行彎曲曲率與彎矩求解，依據(jù)力矩平衡原理，建立不同塑性應(yīng)力分布狀態(tài)下帶鋼的曲率解析通式； 步驟3.1：結(jié)合帶鋼張力、帶鋼初始?xì)堄鄳?yīng)力、拉伸層表面應(yīng)力、壓縮層表面應(yīng)力建立帶鋼出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)下的力矩平衡條件，如公式（7）所示： （7） 其中，為帶鋼長度方向坐標(biāo)，為帶鋼寬度方向坐標(biāo)，為帶鋼厚度方向坐標(biāo)，為帶鋼的寬度，為帶鋼厚度， 為帶鋼初始?xì)堄鄳?yīng)力， 為帶鋼張力， 為帶鋼屈服應(yīng)力，為帶鋼強(qiáng)化模量與彈性模量之比， 為帶鋼出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的彈性區(qū)域高度， 為帶鋼出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的中性層偏移量， 為帶鋼出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的彎矩，如公式（8）所示： （8） 由單側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的彎矩 與曲率公式，得到帶鋼出現(xiàn)單側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的曲率，如公式（9）所示： （9） 其中，E為帶鋼的彈性模量，為帶鋼截面的慣性矩； 步驟3.2：結(jié)合帶鋼張力、帶鋼初始?xì)堄鄳?yīng)力、拉伸層表面應(yīng)力、壓縮層表面應(yīng)力建立帶鋼出現(xiàn)雙側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)下的力矩平衡條件，如公式（10）所示： （10） 其中， 為帶鋼出現(xiàn)雙側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的彈性區(qū)域高度， 為帶鋼出現(xiàn)雙側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的中性層偏移量， 為帶鋼出現(xiàn)雙側(cè)塑性應(yīng)力狀態(tài)的彎矩，如公式（11）所示： （11）