[发明专利]一种确定板带材冷弯成型各道次弯曲角度的方法

权利要求书

1.一种确定板带材冷弯成型各道次弯曲角度的方法，其特征在于该方法的具体步骤是：

第一步、虚拟试验方案的设计

先根据形状因子函数或生产经验，设定冷弯成型的道次数n，进行辊花图设计，再选取板带材冷弯成型各道次的两个弯曲角度和轧辊工作辊径作为试验因素、或再选取板带材冷弯成型各道次的两个弯曲角度中的任一个弯曲角度和轧辊工作辊径作为试验因素；然后预选各试验因素的水平值，设计各试验因素和对应水平值的虚拟试验方案；

第二步、有限元模拟计算

先根据第一步设计的各道次的虚拟试验方案建立各自的有限元几何模型，再选取单元，采用有限元软件进行网络划分，然后确定板带材与轧辊之间的摩擦模型：

μ＝μ_d+(μ_s-μ_d)e^-cv    （1）

式（1）中：v—板带材与轧辊之间的相对滑动速度，m/s；

u_s—静摩擦系数，u_s＝0.2；

u_d—动摩擦系数，u_d＝0.1；

c—衰减指数，c＝0.02～0.08；

最后对每个虚拟试验方案分别进行有限元模拟计算，得到各道次的每个虚拟试验方案的板带材应变分布；

第三步、模型建立

根据第二步各道次的每个虚拟试验方案的板带材应变分布，确定各道次的每个虚拟试验方案板带材外边缘沿其切线方向正应变值，得到各道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值：

ϵi=ai1+ai2βi+ai3γi+ai4Di+ai5βi2+ai6βiγi+ai7βiDi+ai8γi2+ai9γiDi+ai10Di2]]>

+ai11βi3+ai12βi2γi+ai13βi2Di+ai14γi2βi+ai15γi3+ai16γi2Di+ai17Di2βi+ai18Di2γi---(2)]]>

+ai19Di3+ai20βi4+ai21βi2γi2+ai22βi2Di2+ai23γi2Di2+ai24Di2βi2+ai25Di4]]>

式(2)中：a_i1，a_i2，…，a_i25为i道次的回归系数；

β_i为i道次板带材第一弯曲角度；

γ_i为i道次板带材第二弯曲角度；

β_i和γ_i中至少有一个弯曲角度是试验因素；

D_i为i道次轧辊工作辊径；

i为1,2,…,n；

第四步、正应变绝对值的最大值中的最小值

以各道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值ε_i最小为优化目标，以各道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值ε_i≤1%和各试验因素水平值的上下限为约束条件，确定各道次板带材的第一弯曲角度的优化值β_i0、第二弯曲角度的优化值γ_i0和轧辊工作辊径的优化值D_i0；

将各道次板带材的第一弯曲角度的优化值β_i0、第二弯曲角度的优化值γ_i0和轧辊工作辊径的优化值D_i0代替式(2)中对应的第一弯曲角度β_i、第二弯曲角度γ_i和轧辊工作辊径D_i，得到各道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值中的最小值：

ϵi0=ai1+ai2βi0+ai3γi0+ai4Di0+ai5βi02+ai6βi0γi0+ai7βi0Di0+ai8γi02+ai9γi0Di0+ai10Di02]]>

+ai11βi03+ai12βi02γi0+ai13βi02Di0+ai14γi02βi0+ai15γi03+ai16γi02Di0+ai17Di02βi0+ai18Di02γi0---(3)]]>

+ai19Di03+ai20βi04+ai21βi02γi02+ai22βi02Di02+ai23γi02Di02+ai24Di02βi02+ai25Di04]]>

式（3）中：a_i1，a_i2，…，a_i25为i道次的回归系数；

β_i0为i道次板带材第一弯曲角度的优化值；

γ_i0为i道次板带材第二弯曲角度的优化值；

β_i0和γ_i0中至少有一个弯曲角度的优化值是试验因素；

D_i0为i道次轧辊工作辊径的优化值；

i为1,2,…,n；

第五步、冷弯道次数的确定

第一分步、如果式(3)所确定的各道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值中的最小值ε_i0均在0.8～1.0%范围内，则第一步设定的道次数n得以确定；

第二分步、如果式(3)所确定的各道次中的某道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值中的最小值ε_i0小于0.8%，则将第一步设定的道次数n减1，然后重复第一步至第四步，直至符合第五步第一分步；

第三分步、如果式(3)所确定的各道次中的某道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值中的最小值ε_i0不存在，则将第一步设定的道次数n加1，然后重复第一步至第四步，直至符合第五步第一分步；

第六步、弯曲角度和轧辊工作辊径的确定

第一分步、若各道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值中的最小值ε_i0的级差与各道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值中的最小值ε_i0的平均值之比小于或等于10%，则板带材冷弯成型各道次第一弯曲角度的优化值β_i0、第二弯曲角度的优化值γ_i0和轧辊工作辊径的优化值D_i0得以确定；

第二分步、若各道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值中的最小值ε_i0的级差与各道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值中的最小值的平均值之比大于10%，则对第五步所确定的各道次板带材外边缘沿其切线方向正应变绝对值的最大值中的最小值ε_i0按其大小进行排序，再对排序中最大值和排序中最小值所对应道次试验因素的水平值进行调整，重复进行第一步至第五步，直至符合第六步第一分步。

2.根据权利要求1所述确定板带材冷弯成型各道次弯曲角度的方法，其特征在于所述单元为壳单元、或为六面体单元、或为四面体单元。