一种厚板粗轧阶段轧制力预报方法技术

本发明专利技术公开了一种厚板粗轧阶段轧制力预报方法，所述方法包括：S1、在π平面上的误差三角形中，通过Mises准则屈服半径与Tresca轨迹边心距构建一个边心距线性组合屈服准则；S2、根据流动法则计算材料屈服时的比塑性功率；S3、用整体加权平均法确定厚板轧制速度场；S4、利用比塑性功率和轧制速度场求解内部变形功率、摩擦功率、剪切功率以及总功率；S5、基于轧制总功率极值构建厚板粗轧阶段轧制力预测模型，并根据轧制力预测模型预报厚板粗轧阶段轧制力。本发明专利技术能够准确预报厚板粗轧阶段轧制力，并能定量指导轧机的强度校核与工艺参数的优化，确保稳定轧出厚板产品。

A rolling force prediction method for heavy plate rough rolling stage

The invention discloses a plate roughing rolling force prediction method, the method includes: error triangle on plane, S1, by the Mises criterion and Tresca yield radius track apothem construct a apothem linear combination of yield criterion; S2, according to the law of flow calculation when plastic material yield ratio power; S3, determine the rolling velocity using the overall weighted average method; S4, using plastic power and rolling velocity field for internal deformation of power, power, power and total power of shear friction; S5, the total power rolling construction stage extreme plate rough mill rolling force prediction model based on rolling force prediction model based on prediction the plate roughing rolling force. The invention can accurately predict the rolling force of the thick plate rough rolling stage, and can quantitatively guide the strength check of the rolling mill and the optimization of the technological parameters, and ensure the stable rolling of thick plate products.

【技术实现步骤摘要】
一种厚板粗轧阶段轧制力预报方法
本专利技术涉及厚板制造
，特别是涉及一种厚板粗轧阶段轧制力预报方法。
技术介绍
厚板制造是国家钢铁装备水平的标志，也是国家工业化水平的体现。厚板作为不可缺少的钢材品种，广泛用于输油管道、锅炉板、桥梁板、海洋平台等构件的制造。近年来，为满足国家国防与经济发展需要，厚板的规格不断增大，性能要求也不断提高，对轧机的能力要求越来越高。为保证轧机能够顺利轧出高质量的产品，需要预先校核轧机强度并优化工艺参数，而提供准确的轧制压力模型是完成上述要求不可缺少的依据。小林史郎和加藤和典均对厚板的三维轧制过程进行了研究，但碍于变形区界面和自由表面二次方程的复杂性以及Mises屈服准则的非线性而只获得了数值解。因为数值结果难以在线快速计算，致使已有技术难以取得工业应用。因此，针对厚板变形特点，提出运动许可速度场，利用线性屈服准则求解轧制能率泛函，并最终给出轧制力预测模型具有重要的工程应用价值。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种厚板粗轧阶段轧制力预报方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种厚板粗轧阶段轧制力预报方法，以预报厚板粗轧阶段轧制力。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供的技术方案如下：一种厚板粗轧阶段轧制力预报方法，所述方法包括：S1、在π平面上的误差三角形中，通过Mises准则屈服半径与Tresca轨迹边心距构建一个边心距线性组合屈服准则；S2、根据流动法则计算材料屈服时的比塑性功率；S3、用整体加权平均法确定厚板轧制速度场；S4、利用比塑性功率和轧制速度场求解内部变形功率、摩擦功率、剪切功率以及总功率；S5、基于轧制总功率极值构建厚板粗轧阶段轧制力预测模型，并根据轧制力预测模型预报厚板粗轧阶段轧制力。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S1中的边心距线性组合屈服准则为：其中，σ1、σ2、σ3分别为主应力分量，σs为材料的屈服强度。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S2中的比塑性功率为：作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S3中的轧制速度场表达式为：作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S4中内部变形功率摩擦功率剪切功率以及总功率分别为：作为本专利技术的进一步改进，所述步骤S5中的轧制力预测模型为其中M为轧制力矩；轧制力矩Φmin为泛函最小值；应力状态系数本专利技术的有益效果是：本专利技术根据线性屈服准则及比塑性功率构建的轧制力预测模型，能够准确预报厚板粗轧阶段轧制力，并能定量指导轧机的强度校核与工艺参数的优化，确保稳定轧出厚板产品。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术厚板粗轧阶段轧制力预报方法的流程图；图2为本专利技术一具体实施方式中π平面上的屈服轨迹几何示意图；图3为本专利技术一具体实施方式中误差三角形的屈服轨迹示意图；图4为本专利技术一具体实施方式中平面上主应力分量σ1的投影示意图；图5为本专利技术一具体实施方式中板材轧制变形区的示意图；图6为本专利技术一具体实施方式中变形区半宽示意图；图7为本专利技术一具体实施方式中接触面上共线矢量τf与Δvf示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，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，都应当属于本专利技术保护的范围。参图1所示，本专利技术公开了一种厚板粗轧阶段轧制力预报方法，该方法包括：S1、在π平面上的误差三角形中，通过Mises准则屈服半径与Tresca轨迹边心距构建一个边心距线性组合屈服准则；S2、根据流动法则计算材料屈服时的比塑性功率；S3、用整体加权平均法确定厚板轧制速度场；S4、利用比塑性功率和轧制速度场求解内部变形功率、摩擦功率、剪切功率以及总功率；S5、基于轧制总功率极值构建厚板粗轧阶段轧制力预测模型，并根据轧制力预测模型预报厚板粗轧阶段轧制力。以下对本专利技术中厚板粗轧阶段轧制力预报方法的各步骤进行详细说明。(1)屈服准则线性化1.1屈服假定如图2和3所示，Tresca准则的偏差矢量模长沿着B′F从OB′变为OF，Mises准则的偏差矢量模长沿着从OB′变为OD，TSS准则的偏差矢量模长沿着B′B从OB′变为OB。直线OF是Tresca轨迹的边心距，OB′是TSS轨迹的边心距。直线OI为OF与OB′的几何平均值，在此处定义成边心距线性组合(ALC)屈服准则。垂直于OI线的B′E是新屈服准则轨迹的十二分之一。根据上述屈服假定，并考虑到Mises准则的屈服半径为Tresca轨迹的边心距则新边心距OI为：在直角三角形ΔB′OI中，根据勾股定理有：令α＝∠FB′E，则有：由两角和正切公式，可得tanα＝0.149974(4)在三角形ΔB′FE，EF长度可以按下式计算：于是，1.2函数表达式HaighWestergaard空间的主应力σ1向π平面投影所形成的几何关系如图4所示。根据图3、4中的几何关系，可得E点的应力状态如下：假设轨迹A′E为一直线，且满足下式：σ1-a1σ2-a2σ3＝σs(8)注意到屈服时有a1+a2＝1，那么将式(7)中的应力分量代至式(8)中可得：a1＝0.159；a2＝0.841.(9)将所得系数回代入式(8)可得：同理，轨迹B′E满足的方程为：式(10)和(11)为边心距线性组合屈服准则的数学表达式。1.3比塑性功率材料屈服时，应变速率张量与应力张量满足假定有任意正数λ≥0,μ≥0，则由式(10)和(11)可得：以上两式进行线性组合可得：取则有：注意到则有：在顶点E处，σ2＝(σ1+σ3)/2，于是式(10a)或(10b)变为：由式(16)和式(17)可得比塑性功率为：式中，和分别为最大与最小应变速率。(2)三维厚板轧制力学解析2.1轧制变形描述由于变形区对称仅研究变形区的1/4。坐标原点取在入口截面中点，如图5和图6所示，入口板坯厚度2h0，宽度2b0；轧后出口厚度减小到2h1，宽度增加到2b1。接触弧水平投影长度为l，轧辊半径为R。令x、y、z方向为轧件长、宽、高方向，bx，hx分别是轧件变形区内任意水平位置处的半宽和半厚度，bm，hm分别为变形区内轧件半宽、半厚的均值。接触弧方程、参数方程及一阶导数方程分别为：2.2变形速度场假定：轧制时轧件横断面保持平面，垂直线保持直线，对此先建立I、II(I为只延伸无宽展；II为只宽展无延伸)两种简单情况的速度场，然后用整体加权平均法确定该轧制情况的速度场。第I种情况速度场设定为：vyI＝0，第II种情况速度场设定为：vxII＝v0，将式(21)与(22)中的速度分量在三个方向上同时加权，设加权系数为a，加权后的速度场为：按几何方程，按式(23)确定的应变速率分量为：将上述应变速率场代入体积不变条件得a′＝0。将a′＝0代入式(24)得：注意到方程(23)中，x＝0时，hx＝h0，vx＝v0；y＝0，vy＝0；z＝0，vz＝0；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种厚板粗轧阶段轧制力预报方法，其特征在于，所述方法包括：S1、在π平面上的误差三角形中，通过Mises准则屈服半径与Tresca轨迹边心距构建一个边心距线性组合屈服准则；S2、根据流动法则计算材料屈服时的比塑性功率；S3、用整体加权平均法确定厚板轧制速度场；S4、利用比塑性功率和轧制速度场求解内部变形功率、摩擦功率、剪切功率以及总功率；S5、基于轧制总功率极值构建厚板粗轧阶段轧制力预测模型，并根据轧制力预测模型预报厚板粗轧阶段轧制力。

【技术特征摘要】
1.一种厚板粗轧阶段轧制力预报方法，其特征在于，所述方法包括：S1、在π平面上的误差三角形中，通过Mises准则屈服半径与Tresca轨迹边心距构建一个边心距线性组合屈服准则；S2、根据流动法则计算材料屈服时的比塑性功率；S3、用整体加权平均法确定厚板轧制速度场；S4、利用比塑性功率和轧制速度场求解内部变形功率、摩擦功率、剪切功率以及总功率；S5、基于轧制总功率极值构建厚板粗轧阶段轧制力预测模型，并根据轧制力预测模型预报厚板粗轧阶段轧制力。2.根据权利要求1所述的厚板粗轧阶段轧制力预报方法，其特征在于，所述步骤S1中的边心距线性组合屈服准则为：f(σij)＝σ1-0.159σ2-0.841σ3＝σs，f(σij)＝0.841σ1+0.159σ2-σ3＝σs，其中，σ1、σ2、σ3分别为主应力分量，σs为材料的屈服强度。3.根据权利要求2所述的厚板粗轧阶段轧制力预报方法，其特征在于，所述步骤S2中的比塑性功率为：4.根据权利要求3所述的厚板粗轧阶段轧制力预报方法，其特征在于，所述步骤S3中的轧制速度场表达式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：章顺虎，宋滨娜，丁汉林，侯纪新，王晓南，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32