[发明专利]一种考虑不均匀变形热的大方坯轧制温度场计算方法

权利要求书

1.一种考虑不均匀变形热的大方坯轧制温度场计算方法，其特征在于：包括步骤如下：

S1：使用三维结构有限元方法建立大方坯单道次轧制计算模型：

S11：根据轧件和轧辊的几何尺寸建立大方坯单道次轧制三维几何模型；

S12：对S11中建立的几何模型进行单元划分，先选择单元类型，其中，轧件选择8节点六面体单元，轧辊选择四边形壳单元，然后根据计算需要对几何模型的每个边确定网格划分的数量，对轧件和轧辊分别进行单元划分；

S13：在轧件上施加初始速度，在轧辊上施加旋转速度载荷，并确保轧件和轧辊直接接触:；

S14：设定计算时间和时间步长，进行大方坯轧制变形的有限元求解，并保存计算结果；

S2：轧制过程应力与应变场的输出：

S21：选取轧件长度方向1/2处的横截面作为轧件代表截面，获取代表截面处每个节点的节点号和节点位置坐标；

S22：获得轧件代表截面进入轧制区和离开轧制区的时刻，将轧制区内的纯轧制时间分为10等分，获取轧件代表截面上每个节点在纯轧区内10个时刻的等效应力值、等效应变值，并保存数据文件；

S3：使用二维温度有限差分方法建立大方坯单道次轧制温度场计算模型：

S31：根据轧件钢种获取相应的热物性参数值，包括导热系数K和比热容C；

S32：根据轧件轧前的几何尺寸进行二维的空间离散；

S33：确定轧件轧前的时间、纯轧制时间、轧后的时间；

S34：对轧件赋初始温度；

S35：进行温度场的差分迭代计算，每一时间步都根据时间进行判断，是否进入轧制区，如果未进入轧制区，则根据轧机间空冷的情况计算热边界条件，然后进行温度场差分计算；如果进入轧制区，则轧件与轧辊接触的位置按照接触热传导计算热边界条件，轧件不与轧辊接触的位置按照空冷情况计算热边界条件；

S36：读取S14保存的有限元计算结果文件，根据S22中保存数据获得轧件横截面上各点在轧制时的等效应力和等效应变，计算轧制变形热；

S37：结合S31中参数值，进行温度场的二维差分求解。

2.根据权利要求1所述的考虑不均匀变形热的大方坯轧制温度场计算方法，其特征在于：所述S11中在建立大方坯单道次轧制三维几何模型时，定义轧件和轧辊的材料，其中，轧件为塑性材料，采用塑性材料高温变形抗力实验的实测值作为材料应力应变数据输入，轧辊定义为刚性体。

3.根据权利要求1所述的考虑不均匀变形热的大方坯轧制温度场计算方法，其特征在于：所述S36中轧制变形热的计算公式如下：

其中：q为轧制变形热；η为功热转化率，取90%；t为变形时间，即轧件在变形区内的纯轧时间；σ为等效应力；ε为等效应变。

4.根据权利要求1所述的考虑不均匀变形热的大方坯轧制温度场计算方法，其特征在于：所述S1和S3中根据轧辊与轧件几何形状与载荷的对称性，建立四分之一模型。