[发明专利]一种快速计算轧件断面温度的有限元和有限差分耦合方法

摘要

本发明公开了一种快速计算轧件断面温度的有限元和有限差分耦合方法，首先，将每个道次轧制前的有限元网格和轧制前的有限差分网格进行映射，根据位置关系，将轧制前有限差分网格节点温度传递给轧制前有限元网格。其次，将轧制前有限元节点温度传递给轧制后有限元节点，并加上轧制温升。随后，根据每个道次轧制后轧件的有限元网格数据对轧制后轧件进行有限差分网格划分，并判定面内面外以及边界点的位置。接着，将轧制后的有限元网格节点温度根据位置关系映射给有限差分节点。最后，采用有限差分网格进行轧后间隙的温度计算。本发明可以快速计算各种断面的轧件轧制过程任意时刻的瞬态温度场，计算速度提高非常大，不需要人工干预，自动化程度高。

主权项

一种快速计算轧件断面温度的有限元和有限差分耦合方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对坯料横断面进行有限差分网格划分，建立有限差分分析模型；步骤2：采用有限差分分析模型计算轧件从出炉、除鳞、及第一道次轧制前的断面温度；步骤3：对第一道次轧制前的轧件进行有限元网格划分，建立三维有限元模型并进行计算，获得第一道次轧制前后轧件的有限元单元及节点数据；步骤4：建立有限元和有限差分耦合模型，其具体实现包括以下子步骤：步骤4.1：将第一道次轧制前轧件有限差分网格温度映射到第一道次轧制前轧件有限元网格上；步骤4.2：将第一道次轧制前轧件有限元节点温度传递到第一道次轧制后轧件的有限元节点上，并将塑性变形热导致的轧件温度升高△T加到第一道次轧制后轧件的所有有限元节点上；步骤4.3：对预先采用有限元方法计算好的第一道次轧制后的轧件断面进行有限差分网格划分，将第一道次轧制后轧件的有限元节点温度映射到第一道次轧制后轧件的有限差分网格上；步骤5：采用第一道次轧制后轧件的有限差分网格进行轧制间隙的温度计算；步骤6：以后各个道次轧制过程都采用步骤1对轧件横断面进行有限差分网格划分和步骤4的耦合模型进行计算，轧制间隙及水雾冷却的温度采用步骤5对轧件横断面进行有限差分温度计算，最终获得轧件各个时刻的断面温度。