[发明专利]一种由残余应力释放引起的板类零件翘曲变形的计算方法

权利要求书

1.一种由残余应力释放引起的板类零件翘曲变形的计算方法，其特征在于基于弹性力学和板壳理论，通过将残余应力释放等效为板边缘施加的均布力矩，计算了板类零件在加工过程中的翘曲变形情况；

该方法的具体步骤如下：

步骤一：通过残余应力测量方法获得矩形毛坯沿层深方向各层的残余应力，各层应有X和Y双向的残余应力值；

步骤二：在三维建模软件中，依据零件和毛坯的三维模型，获取零件在逐层去除材料过程中，每层的去除比例f_i；

步骤三：建立零件逐层去除材料过程中的剩余工件三维模型，设共需要去除k层材料，则需建立k个剩余工件的三维模型，第k个三维模型即为加工完成后的工件模型；

步骤四：将第三步骤建立的k个三维模型分别导入有限元软件中，分别计算这k个剩余工件在X和Y方向的等效厚度值heqvx_i和heqvy_i，具体的建模和计算步骤如下：1)在有限元软件中建立或导入第i层材料被去除后的工件三维模型；2)建立工件有限元模型；3)计算X方向等效厚度值时，对一短边的端面施加全约束，并对另一短边的棱施加沿厚度方向的均布集中力，计算Y方向等效厚度值时，对一长边所在的端面施加全约束，并对另一长边所在的面施加沿厚度方向的均布集中力；4)求解并计算工件在此工况下的最大变形；

步骤五：根据式(1)和(2)计算获得的工件在加工过程中的等效厚度值；

其中，q表示均布载荷值；L表示毛坯的长度；defx_i表示X方向有限元求解的最大变形；E表示材料的弹性模量；

步骤六：将计算获得的等效厚度代入式(3)-(7)，计算得到切去各层过程中X方向的翘曲曲率情况和剩余工件的应力重分布情况，Y方向的翘曲曲率和剩余工件应力重分布同理可得；

其中，R_x,i-1表示剥去第i层前，X方向翘曲的曲率半径；R_x,i表示剥去第i层后，X方向翘曲的曲率半径；h_i表示第i层被剥去前工件的厚度；σ_x,i-1,1表示在第i-1层被剥去后，剩余工件顶层X方向的平均应力；σ_y,i-1,1表示在第i-1层被剥去后剩余工件顶层Y方向的平均应力；t表示矩形毛坯每层的厚度；f_i表示为每层的去除材料的体积与每层材料的体积的比值；μ表示泊松比；a_xi表示第i层被剥去后在X方向，表面到变形中性面的距离；S_xi表示第i层被剥去后在X方向，工件顶面的残余应力变化量；S_x,i,j表示第i层被剥去后，第j层内X方向的残余应力变化量；σ_x,i,j表示第i层被剥去后，第j层内X方向重分布后的残余应力；i、j和n均表示矩形毛坯的层数；

步骤七：根据计算得到的X和Y方向的翘曲曲率，通过式(8)计算可得工件各点的翘曲情况；

其中，R_x,i表示剥去第i层后，X方向翘曲的曲率半径；L表示矩形板毛坯长；W表示矩形板毛坯宽；

步骤一至七各式中，i＝1,3…,k。