基于动态包辛格效应的中厚板矫直机理研究

在中厚板矫直过程中，矫直力模型的建立对矫直力精度和产品质量有重要影响。一次弯曲过程中矫直件横截面几何中心层与应力中性层并不协同一致，而是存在一定的偏差，而传统矫直理论中认为几何中心层与应力中性层是重合的，这势必给矫直力模型的建立带来误差。本项目利用多极边界元法分析矫直过程，推导中性层偏移量计算公式；同时由于反复弯曲产生包辛格效应，使矫直件的屈服极限在矫直过程中是一个动态变化过程。在传统矫直理论中认为整个矫直过程中屈服极限是定值，这在一定程度上影响了矫直力的精确给定。为此本项目设计一种可以对不同温度、不同板厚的矫直件进行反复弯曲试验的方法和技术，绘制矫直过程中矫直件的屈服极限变化曲线，建立动态的包辛格效应模型。.综合考虑中性层偏移和包辛格效应对中厚板矫直的影响，重新建立矫直力计算模型，提高矫直精度，为矫直机的结构优化设计提供更完善的理论依据。

中厚板辊式矫直机作为提高产品精度，提升产品质量的重要设备之一，如何给定精准的矫直力和压下量，如何实现高精密矫直是该设备的重要研究内容。高精密矫直对保证板材的产品质量，提高板材的科技含量和附加值有重要意义。在传统的矫直力计算过程中，中性层偏移和包辛格效应是被忽略的，这并不利于提高矫直力的精度，尤其是在某些特定工况下，这两个因素对于矫直力精度起到不可忽视的作用。. 为此本项目以中性层偏移和包辛格效应这两个因素作为出发点，研究其在矫直过程中的变化规律，以及对矫直力精度的影响程度，以便提高矫直力计算精度，为精确矫直提供可靠的理论依据。主要工作有一下几点：. 1.利用微元体分析、极限和拓扑思想对矫直过程中矫直件的三维弹塑性变形进行理论研究，分别在拉伸区和压缩区进行受力分析，推导中性层偏移公式。. 2.自行开发一套三维弹塑性多物体接触多极边界元法程序包，用于矫直过程模拟和中性层偏移计算公式推导。建立合理的接触状态判断准则，并能准确的表示弹塑性变形过程中钢板经历的各个不同阶段。针对矫直过程的特点和多极边界元法的优缺点，对其中的一些参数进行优化处理，例如：利用协调元和非协调元耦合的方法处理单元精度问题，利用变单元长度理论处理接触过程中接触区域的界定问题等。利用有限元和边界元等数值计算方法。. 3.利用反复弯曲实验和数值模拟，建立动态包辛格效应模型，探讨包辛格效应在十一辊矫直机矫直过程中的变化规律。. 4.在综合考虑中性层偏移和动态包辛格效应因素下，对原有矫直力模型进行优化，建立新的矫直力模型。通过实验室十一辊全液压矫直机实验平台提取的实测数据与理论计算值进行对比，将误差控制在5%以内。实现了项目预期目标。. 通过本项目的研究，讨论了中性层偏移和动态包辛格效应在矫直过程中的变化规律，并建立了考虑这两个因素的矫直力模型。该模型不仅提高了矫直力模型的计算精度，同时也为矫直机结构优化设计提供可靠的理论分析。