[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

说明书

本发明公开了一种基于有限元的异形轧件断面金属质点流动追踪方法，该方法包括以下步骤：提取异形轧制道次后轧件长度方向中间空间曲面；以该曲面的许多小面为体单元的一个段面，生成下一个异形孔型轧制的坯料有限元模型；采用编程软件对比生成的下一个异形孔型轧制的坯料与该孔型轧制后提取的曲面坐标，将温度传递到下一个有限元模型上；在各个异形轧制道次重复各轧制道次坯料网格重划分；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，实现所有金属质点在整个轧制过程中的位置追踪。本发明方法能实现复杂轧件断面所有金属质点在整个轧制过程中的位置追踪，为孔型的正确设计、成品缺陷的查找以及金属的合理分配提供了理论基础。

技术领域

本发明涉及轧制技术领域，尤其涉及一种基于有限元的异形轧件断面金属质点流动追踪方法。

背景技术

轧制过程中轧件断面金属质点的流动规律对孔型设计、产品精度、设备寿命、生产效率及成品率都具有非常重要的意义。尤其针对异形轧制，摸清轧制过程中断面金属质点的流动规律就更加重要，如重轨、球扁钢、钢板桩等。这类异形轧制用理论方法很难建立各个轧制道次的理论模型；实验试轧法成本高、周期长，而且只能获得最后的宏观结果，至于轧件断面各个质点在每一个轧制时间及道次的流动情况并不能获得。而采用有限元法可以计算轧件断面任意时刻任意质点流动情况。但是，在异形轧制中，由于轧制道次多，网格畸变大无法进行连续的轧制模拟。需要将整个轧制过程分为几个部分进行分段模拟，每一次模拟都要对轧件网格进行重画。这样就导致了新旧网格节点的位置不一致。所以就很难追踪网格位置变化了。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于有限元的异形轧件断面金属质点流动追踪方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于有限元的异形轧件断面金属质点流动追踪方法，包括以下步骤：

1)建立异形孔型轧制前(箱形孔型轧后)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)建立下一道次异形孔型轧制的孔型有限元模型并进行下一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；