一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法技术

本发明专利技术提供了一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法，所述计算方法包括如下方法步骤：步骤1、建立棒材中性层偏移几何模型，设定几何中性层曲率半径为ρ，设定应变中性层曲率半径为ρ

A method for calculating the offset of neutral layer in the radial section of bar during bending

【技术实现步骤摘要】
一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法
本专利技术涉及棒材轧制
，特别涉及一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法。
技术介绍
棒材作为轧制行业的重要产品之一，其生产质量直接反应了一个国家的经济发展水平。在面对逐渐提高的要求品质和轧制工艺日益完善的技术背景之下，国内外企业纷纷注意到矫直机的发展和革新。同时，随着矫直设备技术的发展，对矫直工艺的精度要求也日益提高。目前关于棒材中性层偏移量的研究多关注与轴向截面，且认为棒材中性层偏移属于一种平面平行偏移。但实质上，棒材径向截面边缘与芯部的中性层偏移量相差较大，属于一种弧状偏移，这导致传统的计算方法与实际相差较大。且目前采用试验获取棒材芯部中性层偏移量的方法难以实施。因此为了解决现有技术中的问题，需要一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法，从理论计算获取棒材芯部的中性层偏移量。
技术实现思路
为了解决现有计算方法中无法得到棒材径向截面任意位置中性层偏移量的问题，本专利技术提供了一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法，所述计算方法包括如下方法步骤：步骤1、建立棒材中性层偏移几何模型，设定几何中性层曲率半径为ρ，设定应变中性层曲率半径为ρw；步骤2、对棒材径向截面进行网格划分，并确定网格在棒材截面中的几何参数：将直径为D的棒材径向截面划分为n等份薄板进行网格划分，将每层薄板厚度为h，宽度为b；径向截面任意薄板到棒材中心平面的距离d，任意薄板到棒材中心平面的距离d与棒材截面半径的比值为a，将每层薄板的中性层偏移量视为质点偏移；步骤3、引入板材中性层偏移量计算公式，并将其各几何参数转化棒材模型几何参数；薄板宽薄板厚薄板到原点的距离薄板几何中性层曲率半径为ρ，薄板应变中性层曲率半径为ρw，薄板弯曲内层曲率半径薄板弯曲外层曲率半径其中a为薄板到棒材中心平面的距离与棒材截面半径的比值，偏移量δ＝ρ-ρw；步骤4、整理得到最终棒材径向截面中性层偏移计算公式：步骤5、给定任意薄板到棒材中心平面的距离与棒材截面半径的比值a，棒材直径D，几何中性层曲率半径ρ，计算得到棒材径向截面垂直于弯曲半径任意位置的中性层偏移量δ。在一个优选的实施例中，每层薄板中性层偏移量都以网格下边缘线为基准。在一个优选的实施例中，将薄板中性层偏移公式转化为棒材中性层偏移公式。本专利技术一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法，通过对棒材径向截面进行网格划分后，引入薄板中性层偏移公式，并将其转化棒材中性层偏移公式，解决棒材芯部中部中性层无法通过试验法得到的问题，解决了采用传统平面平行计算偏移量的方法与实际不符的问题，更精确的揭示棒材中性层偏移的实质。附图说明参考随附的附图，本专利技术更多的目的、功能和优点将通过本专利技术实施方式的如下描述得以阐明，其中：图1是棒材中性层偏移模型中棒材径向截面中性层偏移示意图。图2是棒材中性层偏移模型中棒材径向截面网格几何划分示意图。图3是板材中性层偏移模型。图4是一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法流程图。具体实施方式通过参考示范性实施例，本专利技术的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本专利技术并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式的薄板中性层偏移公式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本专利技术的具体细节。应变中性层及棒材弯曲过程中应变为0的纤维层，现有的理论计算中尚没有关于棒材径向截面中性层偏移量的计算公式，且普遍认为棒材中性层偏移为平面平行偏移，但实质上棒材芯部偏移量与截面边缘偏移量差值较大，这导致采用传统平面平行计算偏移量的方法与实际不符。为了解决现有计算方法中的问题，本专利技术提供一种采用网格划分计算棒材径向截面中性层偏移量的方法，在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。下面通过具体的实施例详细说明，如图4所示一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法流程图，本专利技术一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法，包括如下方法步骤：步骤S101、建立棒材中性层偏移几何模型。如图1所示棒材中性层偏移模型中棒材径向截面中性层偏移示意图，建立棒材中性层偏移几何模型，对模型进行参数定义：设定几何中性层曲率半径为ρ，设定应变中性层曲率半径为ρw。步骤S102、对棒材径向截面进行网格划分，并确定网格(薄板)在棒材截面中的几何参数。如图2所示棒材中性层偏移模型中棒材径向截面网格几何划分示意图，将直径为D的棒材径向截面划分为n等份薄板进行网格划分，将每层薄板厚度为h，宽度为b；径向截面任意薄板到棒材中心平面的距离d，任意薄板到棒材中心平面的距离d与棒材截面半径的比值为a，将每层薄板的中性层偏移量视为质点偏移。具体地，对棒材径向截面进行网格划分，沿垂直弯曲平面划分工n等份，产生n层网格(薄板)；其中每层网格厚度为h，其宽度为b，任意网格到半径位置的距离为d，任意网格到截面原点位置的距离与半径的比值为a(定义为距离比)。步骤S103、引入板材中性层偏移公式，并将其各几何参数转化为棒材中性层偏移几何模型的几何参数。如图3所示板材中性层偏移模型，本专利技术引入板材中性层偏移量计算公式，并将其各几何参数转化为棒材中性层偏移几何模型的几何参数：设定薄板宽薄板厚薄板弯曲内层曲率半径薄板弯曲外层曲率半径其中a为薄板到棒材中心平面的距离与棒材截面半径的比值。实施例中，引入板材中性层偏移公式δ＝ρ-ρw，并将其各几何参数转化为棒材模型几何参数，板宽板厚网格到原点的距离薄板弯曲内层曲率半径薄板弯曲外层曲率半径其中δ为应变中性层偏移量。步骤S104、确定最终棒材中性层偏移公式。将步骤S103棒材中性层偏移几何模型的几何参数代入到板材中性层偏移公式中，整理得到最终棒材径向截面中性层偏移计算公式，即确定转化后的棒材中性层偏移公式为：在一些优选的实施例中，每层薄板中性层偏移量都以网格下边缘线为基准，将板材中性层偏移公式转化为棒材中性层偏移公式。步骤S105、给定几何参数计算各位置偏移量δ。给定任意薄板到棒材中心平面的距离与棒材截面半径的比值a，棒材直径D，几何中性层曲率半径ρ，计算得到棒材径向截面垂直于弯曲半径任意位置的中性层偏移量。在一个具体的实例中给定D＝60mm，ρ＝850mm，a＝0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9，得到各距离比对应的中性层偏移量为δ＝1.429,1.422,1.400,1.363,1.309,1.23,1.143,1.02,0.85,0.623，单位mm。具体数据如下：表一，棒材偏移量计算结果偏移量δ/mm直径D/mm几何曲率半径ρ/mm距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法，所述计算方法包括如下方法步骤：/n步骤1、建立棒材中性层偏移几何模型，设定几何中性层曲率半径为ρ，设定应变中性层曲率半径为ρ

【技术特征摘要】
1.一种计算棒材弯曲过程中径向截面中性层偏移量的方法，所述计算方法包括如下方法步骤：
步骤1、建立棒材中性层偏移几何模型，设定几何中性层曲率半径为ρ，设定应变中性层曲率半径为ρw；
步骤2、对棒材径向截面进行网格划分，并确定网格薄板在棒材截面中的几何参数：将直径为D的棒材径向截面划分为n等份薄板进行网格划分，将每层薄板厚度为h，宽度为b；径向截面任意薄板到棒材中心平面的距离d，任意薄板到棒材中心平面的距离d与棒材截面半径的比值为a，将每层薄板的中性层偏移量视为质点偏移；
步骤3、引入板材中性层偏移量计算公式，并将其各几何参数转化棒材模型几何参数；薄板宽薄板厚薄板到原点的距离薄板几何中性层曲率半径为ρ，薄板...

【专利技术属性】
技术研发人员：马立东，杜宇康，马立峰，孟智娟，刘佩钰，刘子健，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14