基于余弦速度场的厚板轧制力能参数建模

摘要

为建立一个预测精度可靠的轧制力模型,根据轧件变形时金属流动的特点提出了一个余弦速度场,并基于该速度场进行了相应的能量解析.该速度场能够严格满足体积不变条件、出入口速度边界条件以及几何方程,较好地满足了运动许可条件.建模过程中,基于分矢量内积加和法导出了轧制内部变形功率,解决了非线性Mises比塑性功率带来的积分问题.同时,基于该速度场也导出了摩擦功率、剪切功率的数学表达式.在此基础之上,依据刚塑性变分原理获得了轧制力能参数的解析模型.利用国内某厂现场轧制数据对建立的轧制力模型进行了验证.结果显示,各道次轧制力预测值与实测值的误差均在7.55％以内,具有较高的精度.将所建模型与经典的Sims模型和Tselikov模型进行了对比,也显示了较好的优越性.此外,为了研究厚板轧制过程中的参数变化规律,本文也先后分析了压下率、形状因子、摩擦因子、径厚比、轧辊半径对应力状态系数和中性点位置的影响.