基于改善板形的带材拉伸弯曲矫直理论研究及其仿真

摘要

平直度是衡量冷轧带材产品质量的重要指标之一，随着用户对带材平直度要求的不断提高，带材平直度的控制和改善显得日益重要。拉伸弯曲矫直技术是消除带材板形缺陷，改善带材质量的重要途径。由于拉伸弯曲矫直过程涉及拉弯、弹复等多方面问题，变形十分复杂，如何准确的定量的描述这一变形过程成为关键。因此对其展开研究，具有重要的理论和实际意义。 本文分别在理想弹塑性平面应变假设和线性强化弹塑性平面应变假设条件下，考虑任意初始板形缺陷(初始残余应力)的影响，推导出不同应力分布型式的中性层偏移量以及中间层纵向应变的计算公式，并分析了其应力分布的边界条件。求出了带材整体塑性延伸的边界条件，对带材的拉伸弯曲矫直过程的延伸率与张力和弯曲曲率的关系以及弯曲曲率和弯曲弹复进行了探讨。把上述推导出的拉伸弯曲的基本理论公式应用于带材的拉伸弯曲矫直定量分析，考虑初始残余应力沿板宽横向分布值，编制了反映张力、弯曲曲率、延伸率、应力和应变变化关系、弯曲弹复的相应程序。分析了带材厚度变化，张力和弯曲曲率的匹配关系变化对拉伸弯曲矫直后的带材内部残余应力分布的影响。 本文实现了考虑任意初始板形缺陷的带材矫直的定量分析。通过仿真定量的说明了经过拉伸弯曲矫直后带材的板形得到了改善，为准确设定张力和弯曲辊弯曲曲率的大小以达到合适的匹配关系奠定了理论基础。本文的研究为矫直工艺参数的设定和矫直机的设计提供新的理论依据和方法，为今后的研究工作奠定了理论基础，提供了相应的仿真计算程序。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1板带材矫直理论的发展概况

1.1.1板带材矫直技术的进展

1.1.2拉伸弯曲矫直理论的研究进展

1.2拉伸弯曲矫直理论存在的问题及研究的意义

1.2.1拉伸弯曲矫直理论存在的问题

1.2.2拉伸弯曲矫直理论研究的意义

1.3拉伸弯曲矫直工艺对于改善残余应力的研究现状

1.3.1带材拉伸弯曲矫直过程中残余应力分布的研究

1.3.2考虑带材初始残余应力分布的重要性

1.4本文主要研究内容

第2章带材拉伸弯曲矫直过程的解析

2.1板形的基本知识

2.1.1板形的概念

2.1.2常见几种板形缺陷模式及其表示方法

2.1.3板形质量改善的途径

2.2带材纵向条元的分割模型和应力、应变函数

2.2.1基本假设

2.2.2条元分割模型

2.2.3应力函数和应变函数的转化关系

2.3带材中间层纵向应变(延伸率)的计算方法

2.4带材弯曲曲率半径和包角、弯曲弹复的计算

2.4.1弯曲曲率半径和包角的计算

2.4.2最小弯曲曲率半径的影响因素

2.4.3弯曲弹复的计算

2.5考虑板形缺陷的分析方法

2.6本章小结

第3章理想弹塑性平面应变带材拉伸弯曲矫直理论分析

3.1平面应变问题基本描述和应力分布形式

3.1.1平面应变问题的基本描述

3.1.2应力分布型式

3.2带材拉伸弯曲矫直的变形过程

3.2.1带材纵向条元一次拉伸弯曲单侧塑性变形过程

3.2.2带材纵向条元一次弯曲双侧塑性变形过程

3.2.3考虑板形缺陷带材拉伸弯曲矫直变形过程

3.3中性层偏移量的计算

3.4中间层纵向应变的计算和应力分布的边界条件

3.5塑性延伸边界条件

3.6延伸率与张力和弯曲曲率的关系

3.7本章小结

第4章线性强化弹塑性平面应变带材拉伸弯曲矫直理论分析

4.1中性层偏移量和中间层纵向应变的计算

4.2延伸率与张力和弯曲曲率的关系

4.3拉伸弯曲矫直后残余应力与屈曲变形的关系

4.4多次拉伸弯曲矫直

4.5本章小结

第5章带材拉伸弯曲矫直过程仿真分析

5.1初始工艺参数的设定及其表示方法

5.1.1初始工艺参数的设定

5.1.2初始残余应力的表示方法

5.2仿真结果及其分析

5.2.1边中浪的矫直仿真

5.2.2厚度对最终板形的影响

5.2.3张力对条元延伸率和最终板形的影响

5.2.4弯曲曲率对条元延伸率和最终板形的影响

5.3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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