热轧带钢多变量耦合下屈曲变形解析

对于热轧带钢板形控制技术,热轧过程中的带钢纵向屈曲问题是建立高精度板形控制模型的难点。因此,完善的带钢屈曲生成机理是建立高精度板形控制模型的必要条件,也是板形质量改进研究的重要基础。针对目前热轧带钢生产时产生的纵向屈曲变形问题,进行了详细的解析建模研究。首先,为了后续的建模计算更为简便,依据不同屈曲行为,使用高阶多项式来描述沿带钢横向分布的纵向应力场及复杂的屈曲模态。然后,在已获得多项式形式的纵向应力场及屈曲模态的基础下,通过将弹性薄板小挠度理论与能量驻值原理相结合来建立带钢屈曲模型。同时,为了使结果更为精确,贴合实际热轧带钢生产情况,对于临界屈曲的计算,本文创新性引入了三维瞬态温度场。此外,利用有限元软件ANSYS对纵向屈曲变形行为进行仿真试验,将有限元计算结果和解析计算结果进行误差计算,以验证解析模型的正确性。最后,分析了不均匀的温度场、张应力以及带钢几何尺寸等多因素耦合作用对临界屈曲的影响。该解析模型阐明了热轧带钢生产过程中在多变量耦合作用下形成平直度缺陷(屈曲变形)的内在机理,并且能够快速获得不同屈曲浪形下精准的临界屈曲应力,为热轧带钢的板形控制提供理论依据和数据基础。