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模拟热轧带钢三维变形的条层法及其可视化编程与仿真

金丹  
【摘要】: 板形控制是板带轧机的关键技术和国际前沿研究课题。目前板形控制理论和数学模型还不能适应板形控制技术发展的要求,热轧带钢的板形控制技术更是缺乏比较成熟的理论基础和数学模型。本文将对冷轧带钢三维变形分析应用良好的条元法发展应用于热轧带钢的三维变形分析,建立起完整的数学模型,形成了模拟板带轧制过程的有效的新的理论方法——条元分层法,简称条层法。 在已有流线条元法的基础上,针对热轧带钢较厚的特点,沿高向将变形区分层,在每一层内按照流线条元法的思想分别导出压力、前后张应力、宽展,然后导出总能量的关系表达式,再根据最小能量原理优化求解,从而得到变形区轧制压力、三向应力、三维变形以及前、后张应力的分布,并且可以模拟出侧边鼓形的基本形状。采用抛物线拟合侧边鼓形,采用三次样条函数拟合出口横向位移,不仅使横向位移函数在整个变形区处处连续,满足条元节线上出口横向位移协调条件,而且还满足节线上出口横向位移的一阶及二阶偏导数均连续的条件。采用三次样条函数拟合出口横向位移可以减少划分条元的个数,提高计算速度。 在应用软件的编制上,大部分的板形分析软件还不能达到通用并且是不可见的,给使用者造成不必要的麻烦。本文对可视化编程与仿真技术进行研究,将面向对象的编程思想引入程序设计,不仅制作出友好的人机交互界面,而且将数据交换、结果处理和图形仿真有机的结合起来,使得程序具有通用性、便于维护。 本文对基于条元分层的热轧带钢三维变形分析及可视化的编程与仿真技术进行实例研究,结果表明该模型计算结果准确,计算稳定,可用于工程实际计算。


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