基于上限法的大型筒节轧制力能参数建模分析

为深入理解大型筒节轧制变形力学行为,运用上限法建立了满足运动边界的速度场和应变速率场,建立了变形区金属塑性变形功率、剪切功率和摩擦功率的计算模型。考虑抱辊力对大型筒节成形的影响,利用能量原理建立了大型筒节轧制力能参数计算解析模型。并基于自主编制的仿真软件分析了筒节尺寸、轧制速度和摩擦因数等工艺参数对轧制力能参数的影响规律。对比了计算结果与轧制现场实测数据,发现最大偏差不超过10%,说明计算结果与实测数据吻合较好,所建模型能准确快速预测大型筒节轧制力能参数。

大型筒节轧制力预报模型

根据筒节和轧辊的几何关系,得到了筒节上下表面接触弧长的几何方程;根据现场数据和有限元方法,得到了筒节上下表面接触弧长的变形方程;结合几何方程和变形方程,并基于赫希柯克公式计算了考虑弹性压扁的筒节接触弧长。由于筒节外端对轧制力的影响远远大于接触摩擦的影响,结合接触弧长模型和材料变形抗力模型,基于现场数据和优化算法,优化得到了外端应力状态影响系数,从而建立了大型筒节轧制力预报模型。结果表明:上下辊的接触弧长不等,上辊接触弧长稍大于下辊接触弧长,上辊压下量大于下辊压下量,上辊和下辊的接触弧长之比约为1.3左右;将模型应用到筒节轧制中,计算轧制力与实测轧制力平均误差为9.2%,模型计算精度较高,能够满足工业应用要求。

高性能环件辗轧成形智能仿真优化新思路与研究进展

面对环件辗轧成形过程有限元计算效率极低和成形成性难以一体化调控的挑战,提出了环件辗轧智能建模仿真优化的新思路和新方法。该方法能在有限元计算过程中,实现各轧辊运动的实时协调匹配和基于目标驱动的自动调控,只需要一次有限元计算就可直接获得满足控制量(环件长大速度、轧制力、温度、组织性能等)目标要求的环轧工艺路径;简介了超大型铝合金环件(10 m级)双向辗轧智能建模仿真、超大型筒节环件轧制智能建模仿真、基于力控的大型铝合金环件(5 m级)双向辗轧工艺路径智能仿真优化、基于温控的铸坯环件双向辗轧工艺路径智能仿真优化4个方面的最新研究进展。