[发明专利]用于钢轨全轧程的仿真分析方法

权利要求书

1.一种用于钢轨全轧程的仿真分析方法，其特征在于：包括以下步骤，

a)先测量出炉钢坯横断面的初始温度分布参数，以及钢坯从出炉至运送到除鳞装置之前的运行时间参数，然后将测得的所述初始温度分布参数和所述运行时间参数输入商用有限元分析软件中，接着加载所述商用有限元分析软件程序，利用钢坯与运输辊道之间的接触传导散热、空气散热以及辐射散热的计算式仿真分析出出炉钢坯运输至除鳞装置前的断面温度参数；

b)先获取钢坯的除鳞时间，然后将步骤a获得的出炉钢坯运输至除鳞装置前的断面温度参数，以及所述的除鳞时间参数输入商用有限元分析软件中，接着加载所述商用有限元分析软件程序，利用钢坯与运输辊道的接触传热、高压水冷却散热、空气散热以及辐射散热计算式仿真分析出除鳞后的钢坯的断面温度变化参数；

c)利用所述商用有限元分析软件程序，输入步骤b获得的钢坯的断面温度曲线变化参数，加载屈服强度计算式，仿真分析出经过除鳞后首次进入开坯机轧制的轧出料的断面尺寸参数，与此同时，利用轧件与轧辊的接触传热、轧辊冷却水散热、运输辊道传热以及空气散热计算式，仿真分析出经过除鳞后首次进入开坯机轧制的轧出料的断面温度参数；

以此类推，分别以相邻上一道次轧出料的形状及断面温度参数，利用所述的商用有限元分析软件程序，仿真分析出下一道次轧出料的尺寸及温降参数，直至所述钢坯被轧制成成品的钢轧为此，

其中，在各个道次的仿真分析中，当轧出料在轧制过程中出现下属情况之一时，需进行网格重构，然后利用上一道次轧出料的形状及断面温度参数进行下一道次轧出料的仿真分析，

第一，出现网格畸变严重的剧烈变形，

第二，网格畸变不严重，但局部总延伸系数大于1.8或某一网格两线最小夹角小于45度，

第三，弯曲度或扭曲变形过大，致使轧出料无法进入下一道次轧辊的轧制孔型时。

2.根据权利要求1所述的用于钢轨全轧程的仿真分析方法，其特征在于：步骤a中，出炉钢坯横断面的初始温度分布参数采用红外线测温仪手动或自动测得。

3.根据权利要求1所述的用于钢轨全轧程的仿真分析方法，其特征在于：步骤b中，钢坯的除鳞时间通过计算或直接测量获得。

4.根据权利要求1所述的用于钢轨全轧程的仿真分析方法，其特征在于：当需要进行网格重构时，在网格的重构过程中，将网格重构前各节点的温度映射到网格重构后的各节点上。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的用于钢轨全轧程的仿真分析方法，其特征在于：当网格畸变严重需要重构时，重构后的断面形状应与重构前轧后件稳定轧制段横截面的形状完全一样。

6.根据权利要求5所述的用于钢轨全轧程的仿真分析方法，其特征在于：所述的网格重构包括轮廓节点提取和轮廓节点重新排序两个工步，

在轮廓节点的提取中，首先在上一个道次轧出件的平直段上选取一小段片层，并通过该片层对应的Z坐标或片层上任一节点的编号进行识别，然后根据所述片层由两层节点组成的特点，任选一层节点作为轮廓节点，再结合轮廓节点和其它节点在拓扑关系上存在关联节点数量具有不同差异的特征，搜查出该轮廓节点，这样便完成了轮廓节点的提取工作；

在轮廓节点的重新排序中，将提取的轮廓节点保存后，再结合型钢轧制坯料模型的每个单元由8个节点组成，如果节点出现在某个单元前4列中的第N列，其中N小于4，当该节点又出现在另一单元的后4列时，则该节点的相邻节点也出现在该单元中，且该相邻节点处于第N+4列的相邻两个节点的特征，即可完成所述轮廓节点的重新排序，从而实现网格的重构。