[发明专利]一种多机架冷连轧板形有限元仿真方法

权利要求书

1.一种多机架冷连轧板形有限元仿真方法，其特征在于：根据冷连轧后续道次的工艺参数，依次建立冷轧单机架模型，将冷连轧过程各轧制道次分别作为一个子模型，通过模型间数据传递，从而将各个子模型串联为一个整体的连轧模型，包含以下步骤:

a.采用轧制-拉伸法获得待分析钢种材料的变形抗力曲线，拟合出材料的本构模型；

b.以冷连轧的第一机架的工艺参数为基础，采用轧件咬入侧楔形建模方法建立冷轧单机架模型；

c.完成第一道次的轧制仿真模拟，并通过稳定轧制段轧制力对比核验计算精度；

d.按照冷连轧后续道次的工艺参数，依次建立第二机架的冷轧单机架模型，根据第一道次稳定状态的横截面节点，采用稳态扩展法重划分技术生成冷轧单机架模型；稳态扩展法重划分技术是指在上一个子模型计算结束后，将该模型中带钢稳态轧制阶段的部分横截面的上下层节点坐标提取出来，并通过命令流文件求取平均值；根据这些关键节点的坐标平均值，在下个子模型中重新建立带钢横截面，然后将生成的横截面均匀扩展成带钢单元，这样无论在带钢横向和纵向都为形状规则的八节点六面体单元，保证计算结果的精度；

e.通过积分点历史数据传递方法来实现各道次模型间整体等效塑性应变的传递与继承，从而保证后续机架计算过程中考虑冷轧过程中加工硬化对冷轧单机架模型的影响；考虑冷轧过程中加工硬化对连轧模型的影响，采用现有的轧制-拉伸法获得待分析钢种材料的精确变形抗力曲线作为模型中带钢材料的本构模型输入，并且通过子模型间数据传递方法实现机架间整体等效塑性应变的传递与继承；各道次模型间整体等效塑性应变的传递与继承，具体是指在前一个子模型计算结束后，将带钢模型中各积分点的整体等效塑性应变数值按照所属单元编号顺序提取到新的文件中，然后通过子程序将各积分点的整体等效塑性应变数值按照单元编号赋值给下个子模型中的带钢单元积分点，作为初始整体等效塑性应变场，这样保证了前后子模型中带钢整体等效塑性应变数值的一致性；

f.依此完成第三至五道次的轧制建模及计算，通过稳定轧制段轧制力对比核验计算精度各道次的计算精度，并最终通过第五道次的计算板凸度和实测板凸度对比核验连轧模型板形的计算精度；

g.确定各机架待分析的板形影响因素变动范围，依次建立该影响因素的单变量有限元模型并提交计算，提取计算结果，分析该板形影响因素对当前机架板形的影响及最终连轧模型板形的影响。

2.根据权利要求1所述的一种多机架冷连轧板形有限元仿真方法，其特征在于：第一机架模型中的冷轧单机架模型考虑来料凸度，后续模型中输入的入口凸度为上一机架模型计算结果中出口板凸度，从而保证了连轧模型的板凸度继承。

3.根据权利要求1所述的一种多机架冷连轧板形有限元仿真方法，其特征在于：所述建立冷轧单机架模型，采用冷轧单机架有限元分析方法，主要包括：1）各轧辊建模过程中采用了原始辊形、热辊形和磨损辊形的复合辊形，保证各单机架模型的分析精度；2）轧制过程中轧件的边部区域变形严重，因此轧件建模过程中边部区域局部增加单元密度，即采用边密芯疏的建模方法，以提高针对轧件边部减薄的计算精度；3）轧辊建模时仅在接触区采用局部单元细化，其他区域采用大尺寸单元，以减少单元数量同时保证计算精度。

4.根据权利要求1所述的一种多机架冷连轧板形有限元仿真方法，其特征在于：所述步骤b中，轧件咬入侧楔形建模方法指在轧件建模过程中对轧件咬入段前端厚度减小25%左右，轧件顺利咬入并快速进入稳定轧制状态。

5.根据权利要求4所述的一种多机架冷连轧板形有限元仿真方法，其特征在于：所述步骤d中，稳态扩展法重划分技术中的稳态是指要截取多个稳态截面并求取平均值，以获得更加准确的下一道次模型中的带钢横截面尺寸；多个稳态截面，指所选取截面的时间为稳态轧制阶段，所选取的截面不包含坯头坯尾不稳定受力区域，多个稳态截面指选取均匀分布的三个以上截面。