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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

作　者: 金丹
导　师: 刘宏民
学　校: 燕山大学
专　业: 机械设计与理论
关键词: 热轧带钢条元法条层法三次样条函数可视化编程与仿真
分类号: TG335
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

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。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-10
第1章绪论  10-18
  1．1 研究三维轧制理论的意义  10-11
  1．2 三维轧制理论的研究方法  11-14
    1．2．1 变分法  11-12
    1．2．2 三维差分法  12
    1．2．3 有限元法  12-13
    1．2．4 边界元法  13
    1．2．5 条元法  13-14
  1．3 可视化技术  14-15
    1．3．1 可视化技术简介  14-15
    1．3．2 可视化技术的发展和研究现状  15
  1．4 本研究课题的提出、意义和研究内容  15-18
    1．4．1 本研究课题的提出和意义  15-16
    1．4．2 本文的主要研究内容  16-18
第2章模拟热轧带材三维变形的条元分层法  18-48
  2．1 横向位移函数与条层分割模型  18-27
    2．1．1 基本假设  18
    2．1．2 条层的分割及映射  18-22
    2．1．3 横向位移函数模型  22-27
  2．2 流动速度和应变速度  27-33
    2．2．1 变形区流动速度  27-29
    2．2．2 金属相对辊面的滑动速度  29-30
    2．2．3 应变速度及剪应变速度强度  30-33
  2．3 接触表面摩擦力  33-34
  2．4 三向应力  34-35
  2．5 单位轧制压力  35-42
    2．5．1 外层单位轧制压力的求解  35-39
    2．5．2 内层单位轧制压力的求解  39
    2．5．3 前后张应力  39-41
    2．5．4 几个参数的确定  41-42
  2．6 出口横向位移的确定  42-45
    2．6．1 板带轧制时的功率泛函  43-45
    2．6．2 优化求解节线出口横向位移  45
  2．7 分层条元法的计算步骤  45-46
  2．8 本章小结  46-48
第3章面向对象的可视化程序设计  48-62
  3．1 面向对象的程序设计  48-50
    3．1．1 面向对象程序设计的基本概念  48-49
    3．1．2 VC++简介  49-50
    3．1．3 条元分层法面向对象程序设计的实现  50
  3．2 用户界面的设计与实现  50-54
    3．2．1 对话框类  50-51
    3．2．2 多线程编程  51-52
    3．2．3 控制台应用程序  52-54
    3．2．4 文档的保存和读取  54
  3．3 可视化图形设计与处理  54-61
    3．3．1 OLE编程  55-56
    3．3．2 图形的即时绘制  56-61
  3．4 本章小结  61-62
第4章条层法对热轧带钢三维变形的仿真  62-86
  4．1 对1450六机架热带钢连轧的仿真  62-71
    4．1．1 计算条件  62-66
    4．1．2 仿真结果及对比  66-71
  4．2 对平辊轧制矩形件（厚板）的仿真  71-85
    4．2．1 轧制条件和宽展计算结果  72-74
    4．2．2 仿真结果  74-85
  4．3 本章小结  85-86
结论  86-88
参考文献  88-92
致谢  92

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