一种满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法技术

本发明专利技术公开了一种满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法，包括(1)以双幂函数为基函数构建变厚度钢板的过渡区厚度分布的数学模型；(2)构建过渡区厚度分布函数满足可轧制约束的数学模型；(3)根据连续变厚度轧制工艺条件确定调节参数(即幂指数)的极限值及其影响参数；(4)获得满足轧制要求的过渡区厚度分布曲线。本发明专利技术可以为研究和生产满足轧制性要求、厚度灵活变化的变厚度钢板及其薄壁结构提供指导。

【技术实现步骤摘要】
一种满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法
本专利技术涉及汽车被动安全领域的一种钢板结构参数设计方法，更确切的说，本专利技术涉及一种满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法。
技术介绍
随着汽车工业的快速发展，能源危机和环境恶化成为当今汽车等工业亟待解决的现实问题。由此，连续变厚度轧制工艺(Variable-thicknessRolledBlank，VRB)引入车身结构设计成为解决该问题的重要手段。此外，国内外对连续变厚度轧制工艺展开了深入的研究。中国专利公开了一种周期性纵向变厚度带材厚区与薄区之间的曲线过渡方法，该方法提出了一种通过轧制能够把带材纵向二种不同的厚度区域连接起来，在连接点处光滑吻接、平缓过渡的周期性纵向变厚度带材厚区与薄区之间的曲线过渡方法；介绍了四种类型的过渡曲线进行厚区与薄区之间的曲线过渡，分别为双弧主导型过渡曲线、直线主导型过渡曲线、凹弧主导型过渡曲线以及由高次曲线光滑连接而成的曲线主导型过渡曲线。近年来，随着柔性轧制技术的不断成熟，连续变厚度板(VRB)的加工制造变成了现实。与传统等厚度板和TWB相比，VRB的最大特点是厚度连续变化和材料力学性能具有非均一性，因此VRB的性能比TWB优越。中国专利提出了一种周期性纵向变厚度带材、纵向变厚度板材及其制备方法，为变厚度板的生产提供方法以及对柔性轧制技术进行不断完善。目前未发现满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法，为生产连续变厚度板提供一种满足可轧制性要求的过渡区厚度分布参数设计方法，为研究和生产满足轧制性要求、厚度灵活变化的钢板及其薄壁结构提供指导。本专利技术主要通过以下步骤实现：一种满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法，以双幂函数为基函数构建变厚度钢板的过渡区厚度分布数学模型，构建过渡区厚度分布函数满足可轧制约束的数学模型，根据连续变厚度轧制工艺条件确定调节参数的极限值及其影响参数，获得满足轧制要求的过渡区厚度分布曲线。进一步，所述变厚度板的过渡区厚度分布的数学模型，由薄厚区的厚度差、厚度过渡区的长度和位置以及过渡区曲线形状的调节参数构成，采用薄区到厚区的过渡形式，具体的过渡区厚度分布函数为：其中，x表示沿过渡区长度方向上位置的变化，f(x)表示沿过渡区长度方向上厚度变化的函数，Δh表示薄区与厚区的厚度差，L表示过渡区的长度，n表示双幂函数的幂指数，也称为过渡区形状的调节参数。进一步，所述过渡区厚度分布函数满足可轧制约束条件为：轧辊在轧制的过程中始终位于厚度分布曲线的上方，调节参数n的取值应不小于1，即：其中，θ表示过渡区厚度分布曲线任意处切线的倾斜角，R表示轧辊半径。进一步，根据连续变厚度轧制工艺条件确定调节参数的极限值及其影响参数，具体为：当时，轧辊始终位于厚度变化曲线的上方，即满足可轧制要求；当时，tanθ＝f′(x)，为保证轧辊是否始终位于轧板厚度变化曲线的上方，需满足：由此可求得调节参数的极限值nlimt：进一步，所述过渡区曲线形状的调节参数n可在1与极限值nlimt之间任意变化得到灵活变化的过渡区曲线：当过渡区曲线形状的调节参数n＝1时，双幂函数型的过渡区形式退化成直线型的过渡区形式，当过渡区曲线形状的调节参数越大时，过渡区曲线中间区域的厚度分布曲线斜率增大。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术采用双幂函数作为连续变厚度的过渡形式，其特点是过渡区形状调节参数只与过渡区长度、薄厚区的厚度差以及轧辊半径有关，鉴于此通过设计过渡区长度、薄厚区的厚度差以及轧辊半径就可以解决过渡区曲线的可轧制性设计问题。2)本专利技术能够设计出多种灵活变化的过渡区厚度分布形式，不同过渡形式的变厚度板具有不同的材料性能，可兼顾实际需求生产出不同过渡形式的钢板。附图说明图1是本专利技术提出的一种满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法流程图；图2是本专利技术以双幂函数为基函数构建的变厚度钢板的过渡区厚度分布坐标系示意图；图3是不可轧制与可轧制两种情况下过渡区曲线示意图，图3(a)是不可轧制时过渡区曲线示意图，图3(b)是可轧制时过渡区曲线示意图；图4是调节参数的极限值随薄厚区的厚度差变化关系示意图；图5是调节参数的极限值随过渡区长度变化关系示意图；图6是调节参数的极限值随轧辊半径变化关系示意图；图7是满足轧制要求且能够灵活变化的过渡区厚度分布曲线示意图。具体实施方式为进一步阐述本专利技术为达成预定目的所采取的方法，以下结合附图对本专利技术做进一步的说明。然而，附图仅是用以对本专利技术提供参考和说明之用，并非对本专利技术加以限制。图1是本专利技术提出的一种满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法流程图，具体包括以下步骤：(1)以双幂函数为基函数构建变厚度钢板的过渡区厚度分布的数学模型；该数学模型由薄厚区的厚度差、厚度过渡区的长度和位置以及过渡区曲线形状的调节参数这4个几何参数构成，这里采用薄区到厚区的过渡形式，具体的过渡区厚度分布函数为：其中，x表示沿过渡区长度方向上位置的变化，f(x)表示沿过渡区长度方向上厚度变化的函数，Δh表示薄区与厚区的厚度差，L表示过渡区的长度，n表示双幂函数的幂指数，也称为过渡区形状的调节参数；如图2所示，以双幂函数为基函数构建的变厚度钢板的过渡区厚度分布坐标系示意图，图2中，过渡区曲线将薄区和厚区连续、光滑的连接起来，并且在薄区和厚区的连接点处光滑连接、平缓过渡，其中，t1表示薄区的厚度，t2表示厚区的厚度。(2)构建过渡区厚度分布函数满足可轧制约束的数学模型；过渡区厚度分布函数满足可轧制约束条件：轧辊在轧制的过程中始终位于厚度分布曲线的上方；且为了保证过渡区曲线能够平滑过渡，调节参数n的取值应不小于1：其中，θ表示过渡区厚度分布曲线任意处切线的倾斜角，R表示轧辊半径；如图3(b)所示的可轧制时过渡区曲线图中：tanθ＝f′(x)(3)即，θ可表示为：(3)根据连续变厚度轧制工艺条件确定调节参数(即幂指数)的极限值及其影响参数；若满足可轧制约束条件，则当时，轧辊始终位于厚度变化曲线的上方，即满足可轧制要求；当时，为保证轧辊是否始终位于轧板厚度变化曲线的上方，则也需满足：当式(5)取“＝”，且由式(1)可知解该方程，由此可求得调节参数n的值即为极限值nlimt，nlimt可表示为：由上式得，调节参数的极限值nlimt仅与过渡区长度L、薄厚区的厚度差Δh以及轧辊半径R有关，且过渡区长度L越大过渡区形状调节参数nlimt越大，薄厚区的厚度差Δh越大过渡区形状调节参数nlimt越小，轧辊半径R越大过渡区形状调节参数nlimt越小。图3是不可轧制与可轧制两种情况下的过渡区曲线示意图，根据可轧制约束条件：轧辊在轧制的过程中始终位于厚度分布曲线的上方，若轧辊与厚度分布曲线的相交，则不可轧制如图3(a)，若轧辊始终位于厚度分布曲线的上方，则可轧制如图3(b)。(4)获得满足轧制要求的过渡区厚度分布曲线图4是调节参数的极限值随薄厚区的厚度差变化关系示意图，轧辊半径R为200mm，过渡区长度L分别为60mm、65mm、70mm、75mm、80mm以及85mm，得到不同过渡区长度下调节参数的极限值随薄厚区的厚度差的变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法，其特征在于，以双幂函数为基函数构建变厚度钢板的过渡区厚度分布数学模型，构建过渡区厚度分布函数满足可轧制约束的数学模型，根据连续变厚度轧制工艺条件确定调节参数的极限值及其影响参数，获得满足轧制要求的过渡区厚度分布曲线。

【技术特征摘要】
1.一种满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法，其特征在于，以双幂函数为基函数构建变厚度钢板的过渡区厚度分布数学模型，构建过渡区厚度分布函数满足可轧制约束的数学模型，根据连续变厚度轧制工艺条件确定调节参数的极限值及其影响参数，获得满足轧制要求的过渡区厚度分布曲线。2.根据权利要求1所述的满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法，其特征在于，所述变厚度板的过渡区厚度分布的数学模型，由薄厚区的厚度差、厚度过渡区的长度和位置以及过渡区曲线形状的调节参数构成，采用薄区到厚区的过渡形式，具体的过渡区厚度分布函数为：其中，x表示沿过渡区长度方向上位置的变化，f(x)表示沿过渡区长度方向上厚度变化的函数，Δh表示薄区与厚区的厚度差，L表示过渡区的长度，n表示双幂函数的幂指数，也称为过渡区形状的调节参数。3.根据权利要求1或2所述的满足轧制要求的变厚度钢板过渡区的厚度分布参数设计方法，其特征在于，所述过渡区厚度分布函数...

【专利技术属性】
技术研发人员：江浩斌，季銮顺，段利斌，李占江，陈杰，王成皓，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32