快速三维塑性变形在线计算方法研究

陈超超¹，何安瑞¹，高雷²，郭德福³

1. 北京科技大学高校轧制国家工程研究中心2. 北京首钢自动化信息技术有限公司总工办3. 湖南华菱涟源钢铁有限公司2250热轧厂

摘 要：带钢三维塑性变形计算是板带轧机板形设定模型的关键,其计算速度、精度及稳定性是当前制约轧制变形在线计算的重要因素。基于现有三维差分变形模型的理论局限性,结合增量理论和流体动力摩擦理论,考虑应力与应变之间的关系处理、带钢单元剪应力的作用及带钢与工作辊接触面上纵向与横向摩擦系数的不一致性等,构造了差分模型的基本方程,利用渐近分析原理对基本方程中的应力、应变及变形速率等参数进行归一化处理,建立了基于有限体积法的带钢三维塑性变形模型,并且通过稳定双共轭梯度算法实现快速稳定求解,得到热轧精轧机组各机架轧制压力的横向分布。通过与用ANSYS建立的有限元模型对比,结果表明计算结果可靠且稳定性好,计算时间由3.5 h缩短为31 ms,验证了快速三维塑性变形计算方法在线应用的可行性。

关键词：塑性变形;板形;三维差分;渐近分析;有限体积法;