[发明专利]一种基于有限元分析连铸机扇形段导辊在线周期的方法

权利要求书

1.一种基于有限元分析连铸机扇形段导辊在线周期的方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）问题描述及相关参数边界条件设定：

a.对连铸机扇形段导辊一组压下辊建立有限元数学模型；

b.收集连铸机扇形段压下辊的相关数据，包括电机转数、板坯速度、板坯温度、板坯尺寸、驱动辊直径及材质类型；

c.用双线性材料模拟金属在高温变形过程中材料的动态行为，生成材料本构曲线；

2）采用增广拉格朗日对于辊面和板坯表面之间的塑性变形的非线性接触进行理论分析，并通过人为引入穿透量和初始接触刚度系数，完成迭代计算；

3）网格质量分析：

a.为确保非线性计算的收敛性和接触探测的准确性，采用六面体Solid186高阶单元作为有限元数学模型；

b.确定接触模型的目标单元和接触单元，对三维结构和耦合场接触分析；

c.调整初始接触状态，闭合接触面之间的空隙和穿透，防止接触应该因初始穿透影响接触应力的计算结果；

4）计算过程及结果：

a.首先查看整个计算收敛过程，确保结果正确，通过计算收敛曲线可知计算过程是否收敛，并完成计算，计算所得Von-Mises应力；

b.采用子模型验证计算，可更好细化应力分布，并进一步验证结果；

c.为确保计算精确，需将穿透量控制在一定范围，并计算出穿透值、摩擦力；

d.对所有计算数据进行最终汇总，包括位移、应变、应力、穿透量、摩擦应力子模型应力、全模型应力；

5）压下辊外部疲劳周期的估算：基于疲劳分析软件的测算，采用产生最大Von-mises应力的辊面进行疲劳分析，生成寿命云图和损伤云图，找出寿命最低点进行估算。

2.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析连铸机扇形段导辊在线周期的方法，其特征在于：所述步骤1）采用800℃双线性材料模拟材料本构曲线。

3.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析连铸机扇形段导辊在线周期的方法，其

特征在于：所述步骤2）中塑性变形的相关分析应用静力学Mechnical分析模块，对于辊面和板坯表面之间的非线性接触采用增广拉格朗日法计算。

4.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析连铸机扇形段导辊在线周期的方法，其

特征在于：所述步骤3）中有限元数学模型采用六面体Solid186高阶单元，接触有限元数学模型采用Target170目标单元和Conta174接触单元。

5.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析连铸机扇形段导辊在线周期的方法，其

特征在于：所述步骤5）中基于疲劳分析软件的测算，采用产生最大Von-mises应力的辊面进行疲劳分析，找出寿命最低点进估算。