[发明专利]一种基于有限元的异形轧件断面金属质点流动追踪方法

权利要求书

1.一种基于有限元的异形轧件断面金属质点流动追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立异形孔型轧制前轧件的全尺寸有限元模型，并获得轧件的温度数据；

2)建立第一道次异形孔型轧制道次孔型的有限元模型并进行轧制模拟计算；

3)采用有限元软件编程抽取由第一个异形孔型轧制后轧件长度方向的某个空间曲面；

所述空间曲面获取的具体步骤如下：

3.1)从第一个异形孔型轧制后轧件的有限元模型的轧件长度方向中间的位置提取构成轧件横断面一个单元长度的体单元，所述体单元在轧制方向为一个单元长度，体单元由多个六面体组成；

3.2)通过编程将每一个六面体体单元生成六面体几何图形，删除抽取出来的有限元模型，提取生成的若干个六面体几何模型朝着轧制前进方向的那一个面；这些面组成一个空间曲面；

4)以该曲面的许多小面为体单元的一个段面，沿着其轧件长度方向生成一个单元长度的体单元，再沿轧件长度方向复制n倍体单元，从而生成第二个异形孔型轧制的坯料的有限元模型；

5)采用编程软件对比生成的第二个异形孔型轧制的坯料与第一个异形孔型轧制后提取的曲面的坐标，将温度传递到第二个异形孔型轧制的坯料有限元模型上；

6)建立第二个异形孔型的有限元模型并进行第二个异形孔型的全尺寸单道次轧制有限元模拟计算

7)采取步骤2)至步骤6)的同样方法，获得所有异形轧制道次的坯料和孔型有限元模型并进行模拟计算；

8)采用有限元软件和编程软件抽取从坯料到最后一个轧制道次轧件长度方向中间某个空间曲面，这些曲面有(n_轧制道次+1_原始坯料)个，其中，n_轧制道次个中每个曲面代表该轧制道次后轧件断面金属质点的位置，每个曲面中各小面相交点就为金属质点；根据金属质点编号就可以追踪该金属质点在原始坯料及轧制过程中每个轧制道次的位置变化。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3.1)中一个单位长度的体单元取自模型的中部。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3.1)中一个单位长度的体单元取自模型的长度方向1/3至2/3段。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中轧件的全尺寸有限元模型由进行箱形孔型轧时，利用坯料及初轧箱形孔型的对称性建立1/4轧件及孔型的有限元分析模型映射获得。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各个异形道次轧制过程中有限元模拟计算所需要数据包括：坯料参数、物性参数、设备参数、轧制工艺参数、综合影响参数。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述坯料参数包括坯料初始长度、坯料初始宽度、坯料初始厚度、坯料出炉温度、坯料圆角半径；所述的物性参数包括热传导系数、比热、密度、黑度；所述的设备参数包括各个设备的间距、除鳞设备参数；所述的轧制工艺参数包括轧制各阶段的轧制时间和间隙时间；所述的综合影响参数包括环境温度和各阶段的换热系数。