本发明属于板带矫直，特别涉及一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法。
背景技术：
1、矫直技术是金属板带材的后部工序，矫直工序是决定金属板带材产品的品质的重要环节之一。随着汽车制造业的发展，对金属板带材产品的板形等方面提出更高的要求。在金属板带材轧制过程中，由于轧制工序的轧制压力分布不均、金属横向流动等原因，会使金属板带材的纵向纤维长度分布不均，会使板带材内部产生残余应力，当金属纤维过长，残余应力足够大，超过带材失稳的阈值时，长纤维发生失稳，使带材产生浪形。
2、辊式矫直机一般用与矫直纵向的波浪弯，是指通过上下两排交错排布的工作辊，使金属板带材多次反复弯曲。在矫直过程中，向工作辊施加弯辊，使工作辊辊面凸起，可实现对板形不良的改善。其工作原理是在纵向纤维短的地方使压下量变大，将纵向纤维拉长，起浪的地方被压平，形成压缩状态，长纤维变短，以达到改善板形、减小金属板带材残余应力的目的。由于对矫直过程中板带材残余应力变化机理研究较少，实际生产设定凸度时，几乎没有技术理论进行支撑，只能根据经验调节。在现有公开文献中，有关于辊型曲线对板带材残余应力影响的研究为：“矫直辊辊型曲线对中厚板残余应力的影响”(材料科学与工艺，2012，1-6)，该文章中将厚度方向上的应力增量等于中性层的应力增量，误差较大。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法，该方法以弹塑性力学分析为基础，通过分析板带材内部残余应力在矫直反弯和初始残余应力的共同作用下的影响，计算出矫直完成之后的残余应力分布，能够较为准确快速的模拟辊式矫直机使用不同弯辊量进行矫直对板带残余应力分布的影响，有助于预测板带材在矫直后的残余应力分布及板形分布，从而确保最终产品的性能和可靠性，以提高矫直效果和效率。
2、本发明的技术方案在于：一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法，包括以下步骤：
3、s1：将板带材按照宽度方向均分为n个条元，依次标定为t1，t2，……，tn，设定金属板带材板形分布bx、辊型gx以及矫直的反弯曲率cw；
4、s2：确定板带材初始残余应变εc0i及初始残余应力值σc0i；
5、s3：确定出cw所对应的压弯挠度δw，并且与gx相加得到宽度方向上各条元的压弯挠度δwi,根据δwi确定出第i条元所对应的cwi；
6、s4：赋予初始值；
7、s5：将初始残余应力σc0i与矫直后的残余应力求平均值作为矫直过程中拉伸应力值σfi；
8、s6：在板带材高度方向上离散m份，按照理想应力状态确定弯曲曲率和拉力引起的各单元x方向上的应力及应变；
9、s7：确定各单元x方向上的弹性回复及残余应变；
10、s8：将第i条元在高度方向上的残余应变的平均值作为条元的延伸量,将其与初始残余应变相加得到矫直后的残余应变，确定矫直后的宽度方向的残余应力值σc1i；
11、s9：确定出的残余应力值σc1i与矫直后残余应力初始值确定最大误差，判断是否小于ξ，如果是，输出σc1i及εc1i，完成计算，否则令矫直后残余应力初始值等于确定出的残余应力值σc1i，重新从步骤s5计算；
12、s10：通过分析残余应力值σc1i的变化，优化矫直过程中的工艺参数，从而更好地控制制造过程，确保最终产品的性能和可靠性。
13、所述步骤s2中，确定板带材初始残余应变εc0i及初始残余应力值σc0i的具体过程为：
14、εc0i＝10-5bx(1)
15、σc0i＝eεc0i(2)
16、式中，εc0i为第i个条元初始残余应变；bx为板形值；σc0i为第i个条元初始残余应力值；e为板带材材料的弹性模量。
17、所述步骤s3中，确定出cw所对应的压弯挠度δw的具体过程为：
18、
19、
20、式中，c0为板材的纵向原始弯曲曲率，取0；cw为工作辊的反弯曲率比；cc为残余曲率比；为残余挠度比；为弹复挠度比；为压弯总挠度比；δt为弹性极限挠度；δw为压弯总挠度；mt为弹性极限弯矩；b为材料的宽度；h为材料的厚度；σt为材料的弹性极限应力值。
21、所述步骤s3中，若矫直辊上下都有弯辊，则压弯挠度δw与gx直接相加得到宽度方向上各条元的压弯挠度δwi；若只有一排有弯辊，则压弯挠度δw与0.5倍的gx相加得到宽度方向上各条元的压弯挠度δwi。
22、所述步骤s4中，的初始值为0；
23、所述步骤s5中，矫直过程中拉伸应力值σfi值为：
24、
25、式中，σfi为拉伸应力值，σc0i为初始残余应力，为矫直后的残余应力。
26、所述步骤s6中，弯曲曲率和拉力引起的各单元x方向上的应力及应变为：
27、
28、εwij＝zjcwiat(12)
29、
30、式中，at为板带材弹性极限曲率；εt为材料弹性极限应变；εwij为宽度方向的第i个条元，高度方向的第j份单元的由弯曲引起的应变；εzij为宽度方向的第i个条元，高度方向的第j份单元的总应变；zj第j份单元距离材料中间面的距离，中间面以下为负；σij为宽度方向的第i个条元，高度方向的第j份单元的总应力。
31、所述步骤s7中，各单元x方向上的弹性回复及残余应变
32、
33、εcij＝εzij-εtij(16)
34、式中，εtij为宽度方向的第i个条元，高度方向的第j份单元的弹性应变；εcij为宽度方向的第i个条元，高度方向的第j份单元的塑性应变。
35、所述步骤s8中，矫直后的宽度方向的残余应力值σc1i为：
36、
37、σc1i＝eεc1i(18)
38、式中，εc1i为第i个条元矫直后的残余应变值。
39、本发明的技术效果在于：本发明以弹塑性力学分析为基础，通过分析板带材内部残余应力在矫直反弯和初始残余应力的共同作用下的影响，计算出矫直完成之后的残余应力分布，能够较为准确快速的模拟辊式矫直机使用不同弯辊量进行矫直对板带残余应力分布的影响，有助于预测板带材在矫直后的残余应力分布及板形分布，从而确保最终产品的性能和可靠性，以提高矫直效果和效率。
40、以下将结合附图进行进一步的说明。
1.一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法，其特征在于：所述步骤s2中，确定板带材初始残余应变εc0i及初始残余应力值σc0i的具体过程为：
3.根据权利要求1所述一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法，其特征在于：所述步骤s3中，确定出cw所对应的压弯挠度δw的具体过程为：
4.根据权利要求1所述一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法，其特征在于：所述步骤s3中，若矫直辊上下都有弯辊，则压弯挠度δw与gx直接相加得到宽度方向上各条元的压弯挠度δwi；若只有一排有弯辊，则压弯挠度δw与0.5倍的gx相加得到宽度方向上各条元的压弯挠度δwi。
5.根据权利要求1所述一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法，其特征在于：所述步骤s4中，的初始值为0。
6.根据权利要求1所述一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法，其特征在于：所述步骤s5中，矫直过程中拉伸应力值σfi值为：
7.根据权利要求1所述一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法，其特征在于：所述步骤s6中，弯曲曲率和拉力引起的各单元x方向上的应力及应变为：
8.根据权利要求1所述一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法，其特征在于：所述步骤s7中，各单元x方向上的弹性回复及残余应变
9.根据权利要求1所述一种在弯辊作用下板带矫直过程中残余应力计算方法，其特征在于：所述步骤s8中，矫直后的宽度方向的残余应力值σc1i为：