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1549板带热连轧精轧模拟轧钢系统开发
作 者: 马艳飞
导 师: 张小平
学 校: 太原科技大学
专 业: 材料加工工程
关键词: 板带热连轧 有限元模拟 二次开发 Abaqus Python
分类号: TP273
类 型: 硕士论文
年 份: 2014年
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内容摘要
板带产品的生产线在实现现代化的过程中,除了具有速度高,质量高,精度高的特点,还具有自动化,连续化程度较高的优点,产品加工过程效率更高,然而,生产过程难以用精确的数学表达式来描述,在进行科学实验研究的时候,其承担的风险也较大,并且,现场的操作人员在实际操作过程中,工作量大,比较繁重。随着科学技术的进步,很多研究者都采用有限元仿真技术进行板带轧制的研究,分析板带轧制复杂的变形机理,金属流动,变形规律,但是,有限元分析软件本身需要使用者要具有扎实的理论知识,才可以很好的完成对相应模型的过程模拟。其中模型建立、结果信息处理都是很复杂的过程。同时,整个模拟过程的设计任务繁琐,重复性工作太多,耗时费力,不利于连轧产品的研发和试验,而且限制了有限元分析软件在各个企业中的广泛应用。为了解决该问题,本文以Abaqus软件为基础,结合面向对象的Python语言,使用二次开发功能,编写了一个专门用于板带热连轧精轧过程的模拟轧钢平台,运用这个平台,使用者只需要输入初始的轧辊、轧件参数以及工作参数,例如板带的厚度,宽度,长度,每个道次的压下量,轧辊转速、板带钢初始速度,摩擦系数等等,就可以进行自动建模分析并查看运行结果,得到板带的静动态特性,分析步骤大大减少,本文开发的精轧模拟平台保证了设计过程中的计算准确度,提升了带钢产品的可靠性;同时简化了整个分析过程,避免分析过程中的重复性工作,从而使分析速度得到了很大的提升,有效的缩短了带钢产品的研发时间。本文具体研究的内容如下:1)本课题是以国内某大型钢铁厂板带热连轧精轧机组的实际生产数据为依据,利用连轧精轧的轧制原理,对板带热连轧使用刚塑性算法进行建模,建立的热连轧精轧模型作为二次开发建模的基础。这是本文的一个难点2)研究了Python语言和Abaqus有限元分析软件脚本连接技术,内核与用户图形界面通讯关系,利用Python语言和Abaqus GUI toolkit对Abaqus作了二次开发。3)Abaqus软件与Python编程语言结合,建立典型的板带连轧精轧轧制过程的脚本文件,编写出用户图形界面,开发了一个简便、实用、可靠的板带连轧精轧过程的模拟分析平台。这是本文的重点4)选用的某钢厂轧制规程,对大量不同工况,不同规格的产品进行模拟计算,将分析计算结果与实际生产数据进行对比分析,验证程序的可靠性与正确性。
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全文目录
中文摘要 5-6 ABSTRACT 6-10 第一章 绪论 10-18 1.1 研究背景 10-11 1.2 板带钢有限元仿真技术的研究及应用状况 11-13 1.3 Abaqus 有限元软件二次开发的研究现状 13-15 1.4 本文选题意义 15 1.5 本文研究的主要内容 15-18 第二章 Abaqus 有限元软件与 python 语言的理论 18-32 2.1 Abaqus 软件简介 18 2.2 Abaqus 求解器非线性分析 18-22 2.2.1 Abaqus/Standard 隐式非线性 19 2.2.2 Abaqus/Explicit 显示非线性 19-22 2.3 Abaqus 热力耦合分析理论 22-24 2.3.1 热传导基本方程 22-23 2.3.2 边界及初始预定义条件 23-24 2.3.3 传热分析函数 24 2.4 Abaqus 分析步骤及文件类型 24-27 2.4.1 Abaqus 分析步骤 24-26 2.4.2 Abaqus 主要文件类型 26-27 2.5 Python 语言和 Abaqus 关系 27-31 2.5.1 Python 语言简介 27-28 2.5.2 Abaqus 脚本接口 28 2.5.3 GUI 程序和 Abaqus 内核程序两者的通讯 28-31 2.6 本章小结 31-32 第三章 1549 板带热连轧精轧模拟轧钢系统的开发 32-61 3.1 引言 32 3.2 1549 热连轧机组概况 32-36 3.3 1549 热连轧精轧机组模拟轧钢系统的建立 36-55 3.3.1 板带热连轧精轧系统脚本建立过程 36-44 3.3.2 用户图形界面创建 44-53 3.3.2.1 使用工具 44-46 3.3.2.2 方法介绍 46-49 3.3.2.3 文件管理 49 3.3.2.4 图形界面的建立 49-53 3.3.3 结果数据处理 53-55 3.3.3.1 结果处理二次开发基本原理及步骤 54-55 3.3.3.2 结果处理内核模块 55 3.3.3.3 结果处理用户图形界面 55 3.4 1549 热连轧精轧机组模拟轧钢系统使用简介 55-58 3.5 本章小结 58-61 第四章 1549 热连轧精轧机组模拟轧钢系统模拟结果分析及实验验证 61-83 4.1 系统说明 61 4.2 应用实例分析 61 4.3 模拟结果分析 61-76 4.3.1 判断依据 62 4.3.2 板带热连轧有限元分析结果 62-76 4.3.2.1 不同宽度板带尺寸变化 62-65 4.3.2.2 板带变形规律 65-76 4.4 模拟结果与实验结果对比 76-82 4.4.1 实验数据 76-78 4.4.2 外形对比 78-79 4.4.3 尺寸对比 79-82 4.5 本章小结 82-83 第五章 结论与展望 83-85 5.1 研究结论 83 5.2 研究展望 83-85 参考文献 85-89 致谢 89-91 攻读学位期间发表的学术论文 91-92
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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