一种用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法，是利用Simulink建立轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统，并采用输出模块和显示模块来输出和显示计算结果。本发明专利技术采用了简化的轧制力计算方程和累计变形程度方程进行仿真计算，结果真实的再现了生产实际运算过程，提高了数模运行速度。将轧制力与轧辊半径之间的迭代计算隐性关系直观明了的表现出来。仿真计算结果与生产实际一致，不但具有参考价值，也有实际应用意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉轧钢领域中轧辊弹塑性变形时轧辊辊径的计算，具体涉及一种用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法
技术介绍
希契科克(J.Hitchcock)提出一个关于“辊变形半径”的一个方程。因其接触弧主要依赖弹性区域。因此，方程式扩展为：以上公式中：Fw为轧制力、k为出口水平力、lB变形区长度、μ为摩擦系数，这里取固定值μ＝0.07、b为带钢宽度、⊿hG为总变形量、crb为压扁系数、R，Ri为工作辊变形前与后的辊径、hA为出口带钢为厚度、hE为入口带钢厚度、EB(emod_strip)为带钢弹性模量。求解轧辊半径时，轧制力计算可采用简化轧制力计算方程：其中：在简化轧制力计算过程中：水平应力的k的计算采用的是(kf-fza)的值，其中fza是出口张力。Simulink是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。采用Simulink实现冷轧轧辊半径建模和仿真，不仅可以将轧制力和轧辊形变之间的复杂的迭代计算过程模块化，而且在该环境中，创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。本专利技术所述方案，通过利用Simulink强大的运算功能实现了冷轧轧辊的求解，通过建模、仿真，在运行过程中清楚直接的可以看出单位轧制力与轧辊半径反复迭代的计算过程。采用了简化的轧制力计算方程和累计变形程度方程进行仿真计算，结果真实的再现了生产实际运算过程，提高了数模运行速度。将轧制力与轧辊半径之间的迭代计算隐性关系直观明了的表现出来。仿真计算结果与生产实际一致，不但具有参考价值，也有实际应用意义。专利技术内容本专利技术利用简化轧制力计算公式和希契科克(J.Hitchcock)公式来计算轧辊的弹性压扁。具体方案如下：一种用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法，所述用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法，是利用Simulink建立轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统，并采用输出模块(Out1)和显示模块(Display)输出和显示计算结果；所述轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统包括变形抗力子系统(kf_Subsystem)、总变形子系统⊿hG(deta_hG)、用于轧制力计算的轧制力计算系统(fw_Subsystem)和轧辊半径计算系统，所述轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统是由变形抗力子系统、总变形子系统⊿hG、用于轧制力计算的轧制力计算系统和轧辊半径计算系统进行连接封装后形成的联合仿真建模总系统。所述轧辊半径计算系统采用了do-while循环模块实现迭代计算，其中还使用了记忆模块memory。由于压扁半径的计算依赖于轧制力，必须用迭代的方法来计算它，直到前后两次迭代的计算轧制力之差小于某一合适的固定值才可终止迭代；这里采用的是两次迭代半径之差的百分比小于3％或者迭代次数小于10作为终止迭代条件；经过迭代该条件会使两次迭代的计算轧制力之差小于某一合适的固定值而终止计算；或以固定次数而终止，一般情况迭代次数不会大于10。求解过程中采用了动态变形抗力系统。对于变形抗力系统来说，冷连轧过程中，带钢变形抗力是决定模型计算精度关键因素，冷连轧机一般采用变形抗力kf与累计厚度压缩比εΣ的关系建立如下公式：为断面收缩率为零时屈服极限、为加工硬化曲线指数、εΣ为断面收缩率即忽略宽展时的累计厚度压缩比，这里：εΣ这里采用了近似计算。所述轧辊半径计算系统包含了轧制力计算子系统。说明书附图图1为本专利技术变形抗力系统(kf_Subsystem)图；图2为本专利技术总变形子系统⊿hG(deta_hG)图；图3为本专利技术轧制力计算子系统(fw_Subsystem)图；图4为本专利技术轧辊半径计算系统(R_Subsystem)图；图5轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术利用简化轧制力计算公式和希契科克(J.Hitchcock)公式来计算轧辊的弹性压扁。具体方案如下：一种用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法，所述在弹性压扁后求解轧辊半径的建模和仿真方法，是利用Simulink建立轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统。总系统内包括变形抗力子系统(kf_Subsystem)；用于轧制力计算的轧制力计算系统(fw_Subsystem)和总变形子系统⊿hG(deta_hG)。采用输出模块(Out1)和显示模块(Display)输出和显示计算结果，实现冷轧过程轧辊计算方程建模和仿真。变形抗力系统(kf_Subsystem)，如图1冷连轧过程中，带钢变形抗力是决定模型计算精度关键因素。冷连轧机一般采用变形抗力kf与累计厚度压缩比εΣ的关系建立如下公式：为断面收缩率为零时屈服极限、为加工硬化曲线指数、εΣ为断面收缩率即忽略宽展时的累计厚度压缩比，这里：εΣ这里采用了近似计算。总变形子系统⊿hG(deta_hG)如图2所示轧辊半径计算包含了轧制力计算子系统，如图3所示。轧辊半径计算系统(R_Subsystem)，如图4。轧辊半径计算系统是全部系统仿真过程的核心，采用了do-while循环模块实现迭代计算。其中还使用了记忆模块memory。轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统是将子系统进行连接封装后形成联合仿真建模总系统，如图5。为了更好地理解本专利技术，联合仿真采用的数据是某冷轧厂带钢来料厚度(H0)2.50毫米、宽度(bb)为1米冷轧板的生产实际数据，如表1所示。表1生产数据提取部分仿真数据作为仿真结果，见表2表2仿真结果计算弹性压扁后轧辊半径的迭代终止条件：弹性压扁后的轧辊半径计算过程中采用了do-while循环模块实现迭代计算，其中还使用了记忆模块memory，实现了轧辊半径计算前后两次迭代半径之差的百分比小于3％或者迭代次数小于十次作为终止条件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法，其特征在于：所述用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法，是利用Simulink建立轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统，并采用输出模块和显示模块输出和显示计算结果；所述轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统包括变形抗力子系统、总变形子系统、用于轧制力计算的轧制力计算系统和轧辊半径计算系统，所述轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统是由变形抗力子系统、总变形子系统、用于轧制力计算的轧制力计算系统和轧辊半径计算系统进行连接封装后形成的联合仿真建模总系统。

【技术特征摘要】
1.一种用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法，其特征在于：所述用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法，是利用Simulink建立轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统，并采用输出模块和显示模块输出和显示计算结果；所述轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统包括变形抗力子系统、总变形子系统、用于轧制力计算的轧制力计算系统和轧辊半径计算系统，所述轧辊弹性压扁半径计算联合仿真总系统是由变形抗力子系统、总变形子系统、用于轧制力计算的轧制力计算系统和轧辊半径计算系统进行连接封装后形成的联合仿真建模总系统。2.如权利要求1所述的一种用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法，其特征在于：所述轧辊半径计算系统采用了循环模块实现迭代计算，其中还使用了记忆模块。3.如权利要求1所述的一种用于计算轧辊弹性压扁半径的建模和仿真方法，其特征在于：求解过程中采用了动态变形抗力系统，对于变形抗...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶铁，刘旭焱，何朝政，张帅，付玲，马春华，仲志国，卢志文，
申请(专利权)人：南阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南;41