[發(fā)明專利]一種預(yù)測(cè)熱軋過(guò)程板帶溫度場(chǎng)的有限元方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710158981.2
• 申請(qǐng)日: 2007-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101178746A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李長(zhǎng)生;梅瑞斌;劉相華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大專利代理有限公司
• 代理人: 劉曉嵐

1.一種預(yù)測(cè)熱軋過(guò)程板帶溫度場(chǎng)的有限元方法，其特征包括以下步驟：

(1)采集軋制過(guò)程數(shù)據(jù)，包括：軋制參數(shù)，材料熱物性參數(shù)，單元?jiǎng)澐中畔ⅲ跏夹畔ⅲ刂茀?shù)

軋制參數(shù)：道次軋制的出口厚度，軋制壓力，軋輥溫度，除磷水流量

材料熱物性參數(shù)：熱傳導(dǎo)系數(shù)，比熱，密度

單元?jiǎng)澐中畔ⅲ簩挾葐卧獢?shù)和厚度單元數(shù)

初始信息：軋件溫度，軋件寬度，軋件厚度

控制參數(shù)：迭代次數(shù)；

(2)對(duì)橫斷面進(jìn)行單元?jiǎng)澐郑⒂邢拊治瞿Ｐ停瑢?duì)單元節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，計(jì)算節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；

(3)根據(jù)不同軋制過(guò)程，確定邊界換熱系數(shù)和內(nèi)熱源強(qiáng)度

熱軋板帶在空冷過(guò)程中，其表面換熱方式為輻射和自然對(duì)流，輻射系數(shù)表述為：

HR＝σ·ε·(T+T_air)(T²+T_air²)

式中：HR為輻射系數(shù)

σ＝5.67×10^-8W/(m²·K⁴)

ε＝0.125(T/1000)²-0.38(T/1000)+1.1

熱軋板帶在空冷過(guò)程的對(duì)流方式為自然對(duì)流，其表達(dá)式為：

式中：

T(K)為板帶表面溫度

T_air為環(huán)境溫度

b表示板帶寬度

熱軋板帶在高壓水除磷過(guò)程中，換熱方式為強(qiáng)迫對(duì)流和側(cè)面輻射，輻射計(jì)算方法同上，對(duì)流系數(shù)表達(dá)式為：

HC_W＝124.7×w^0.663×10^{-0.00147(T-273.16)}

式中：

w(L/min·m²)為水流密度

T(K)為板帶表面溫度

在軋制過(guò)程中，板帶與軋輥之間接觸換熱是熱損失方式，接觸換熱系數(shù)表達(dá)式為：

IHTC＝695p_m-34400(W/m²K)

式中：p_m(MPa)-軋制壓力；

(4)利用有限元基本原理，計(jì)算四邊形等參單元的型函數(shù)、B矩陣和雅克比矩陣J和雅克比矩陣行列式|J|；

(5)對(duì)有限單元的溫度剛度矩陣和變溫矩陣進(jìn)行組裝，形成溫度求解的系統(tǒng)方程式

([KT]+1Δt[K3]){T}t=1Δt[K3]{T}t-Δt+{p}]]>

式中：

[K_T]-溫度剛度矩陣

[K₃]-變溫矩陣

{p}-常數(shù)項(xiàng)列式

(6)采用一維變帶寬存儲(chǔ)法求解線性方程組，獲得瞬態(tài)溫度場(chǎng)。