[发明专利]宽厚板产品连续可变凸度辊轧制过程变形的数值模拟方法

说明书

本发明公开了一种宽厚板产品连续可变凸度辊轧制过程变形的数值模拟方法，包括以下步骤：获取连续可变凸度辊和轧件的材料属性参数；确定连续可变凸度辊、轧件的几何参数；利用三维绘图软件，建立连续可变凸度辊、轧件的几何模型；获取轧件轧制成形及连续可变凸度辊变形的工艺参数；建立三维热力耦合有限元分析模型；进行连续可变凸度辊轧制过程中变形的仿真分析；验证三维热力耦合有限元模型的正确性。本发明保证了模型的准确性和可靠性，将连续可变凸度辊的弹性变形与轧件的弹塑性变形耦合在一起，再加上温度场和应力场的耦合，与其他技术相比，更符合实际情况。该方法简便易行，成本低，具有较高的精度和效率，可以替代实际中的试制实验。

技术领域

本发明涉及计算机辅助工程领域，尤其涉及一种基于针对宽厚板产品的连续可变凸度辊轧制过程变形的数值模拟方法。

背景技术

所谓可变凸度辊轧机就是指为了满足调整热带钢板凸度和板型的需要，将工作辊加工成具有S型辊身的连续可变凸度辊，在将上下工作辊相互倒置180度，通过两个连续可变凸度辊沿相反方向的对称移动，得到连续变化的不同凸度辊缝，等效于配置了一系列不同凸度的连续可变凸度辊。连续可变凸度辊不仅凸度可调范围大，而且可以连续调节，板形控制范围明显加大，满足更多的钢种需要，并扩大轧制宽度和厚度，增强轧机适应能力。另外，连续可变凸度辊磨损均匀，在机时间长，减少换辊次数，提高产量，并且钢板表面质量提高，平直度良好，增加了成材率。因此，在热轧、冷轧的轧机上都积极采用了这种技术。

随着计算机技术的发展，计算机辅助工程(CAE)技术在新产品开发、生产工艺的设计与优化、关键设备长寿化、重大故障分析等方面得到越来越广泛的应用。CAE技术的成功运用不仅能够减少试验次数，降低生产成本，将数值模拟方法与实验方法结合起来，可以推动相关工艺的进一步优化和发展。连续可变凸度辊在轧制工艺中的变形是一个复杂的变形过程，是各种非线性因素耦合的典型集成过程，包括连续可变凸度辊的弹性变形与轧件弹塑性变形的耦合问题，还包括温度场及应力场等的强耦合问题。因此建立一个精确的数值模拟方法用于分析连续可变凸度辊在轧制过程中的变形非常重要，对轧制过程及产品都有重要的意义。

现有的连续可变凸度辊轧制过程变形的数值模拟方法一般是采用刚性辊模拟(忽略了凸度和弹性特性)，还有虽然采用了弹性辊模拟，但连续可变凸度辊按照平直辊轧制的变形模拟。这两种模拟方法只能近似模拟连续可变凸度辊轧制过程的变形，无法精确来描述连续可变凸度辊变形过程。采用刚性辊是假设连续可变凸度辊不变形只是来计算力的变化过程，采用平直辊只是计算辊的变形量和力的变化过程，但连续可变凸度辊本身就不是平直的，显而易见，这两种计算是有明显差距的。因此，需要找到一个更精确的数值模拟方法，用于连续可变凸度辊轧制过程中变形问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种宽厚板产品连续可变凸度辊轧制过程变形的数值模拟方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：宽厚板产品连续可变凸度辊轧制过程变形的数值模拟方法，包括以下步骤：

(1)确定轧件典型钢种的变形抗力、热物性参数；

(2)确定连续可变凸度辊的材料属性参数；

(3)确定连续可变凸度辊、轧件的几何参数；

(4)建立轧机轧制的工艺参数库；

(5)利用三维绘图软件，分别建立连续可变凸度辊、轧件的几何模型；

(6)将步骤(5)中建好的几何模型导入到有限元软件中，根据步骤(1)和步骤(2)中的材料属性参数定义连续可变凸度辊与轧件的材料特性，设置部件之间的相互作用，把步骤(3)的几何参数和步骤(4)的轧制工艺参数设为边界条件和载荷施加，划分网格，建立连续可变凸度辊轧制过程变形的三维热力耦合有限元网格模型库；

(7)构建连续可变凸度辊轧制变形图形用户界面GUI；