鋼軌全軋程仿真分析的溫度繼承方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋼軌的軋制生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋼軌全軋程仿真分析的溫度 繼承方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為軋件初始溫度的施加，可以認(rèn)為在軋件出爐時(shí)，為溫度分布均勻。這樣一來(lái)， 給予軋件統(tǒng)一的溫度。而在中間道次的計(jì)算過(guò)程中，卻不能只是考慮統(tǒng)一溫度，需要將上一 個(gè)道次的溫度繼承下來(lái)。
[0003]鋼材軋制全軋程三維熱力耦合數(shù)值模擬過(guò)程中，由于軋制道次過(guò)多、壓下量較大 等原因，初始網(wǎng)格在經(jīng)過(guò)幾個(gè)道次軋制后會(huì)發(fā)生嚴(yán)重畸變，這將直接影響到數(shù)值模擬的精 度，甚至?xí)?dǎo)致數(shù)值模擬過(guò)程不能順利進(jìn)行。因此，在適當(dāng)時(shí)候需要對(duì)軋件進(jìn)行模型重構(gòu)。 但網(wǎng)格重構(gòu)后，只是保留了上道次的形狀，而溫度、應(yīng)力等熱力參數(shù)沒(méi)有保存下來(lái)，而導(dǎo)致 數(shù)據(jù)丟失，這將影響鋼軌全軋程仿真分析的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種鋼軌全軋程仿真分析中，能夠?qū)⒛Ｐ椭貥?gòu) 前的軋件溫度繼承到重構(gòu)后的模型上的鋼軌全軋程仿真分析的溫度繼承方法。
[0005]為解決上述問(wèn)題采用的技術(shù)方案是：鋼軌全軋程仿真分析的溫度繼承方法包括如 下步驟：
[0006]A、鋼軌全軋程仿真分析中，當(dāng)出現(xiàn)軋件網(wǎng)格畸變嚴(yán)重的劇烈變形時(shí)，進(jìn)行軋件重 構(gòu)；乳件重構(gòu)具體為：提取前一道次穩(wěn)定軋制階段軋件的斷面，導(dǎo)出此軋件斷面的邊界節(jié) 點(diǎn)坐標(biāo)，然后由這些邊界節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)重新生成軋件斷面，并進(jìn)行新的網(wǎng)格劃分，最后將網(wǎng)格沿 著軋件長(zhǎng)度方向進(jìn)行拉伸，由此構(gòu)建出第一重構(gòu)軋件的有限元模型；
[0007]第一重構(gòu)軋件與軋件原始坯料長(zhǎng)度相等；第一重構(gòu)軋件與軋件原始坯料的每一片 層的長(zhǎng)度相等；第一重構(gòu)軋件各節(jié)點(diǎn)的編號(hào)順序與軋件原始坯料的節(jié)點(diǎn)編號(hào)順序相同；
[0008]B、將穩(wěn)定軋制階段軋件各節(jié)點(diǎn)上的溫度加載至軋件原始坯料對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)；
[0009]C、將軋件原始坯料上各節(jié)點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)用穩(wěn)定軋制階段軋件中間層上的對(duì)應(yīng)節(jié) 點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)替代；替代完成后生成帶溫度的重構(gòu)前的過(guò)渡軋件；
[0010]D、將第一重構(gòu)軋件和過(guò)渡軋件通過(guò)LS-PREP0ST進(jìn)行移動(dòng)重合，而后讀出第一重 構(gòu)軋件的節(jié)點(diǎn)、單元信息，生成第二重構(gòu)軋件；
[0011]E、第一重構(gòu)軋件與過(guò)渡軋件重合后外圍輪廓與長(zhǎng)度完全重疊，但每一層上的節(jié)點(diǎn) 數(shù)量和位置由于網(wǎng)格進(jìn)行了重構(gòu)而無(wú)法一致，因此過(guò)渡軋件上各節(jié)點(diǎn)的溫度不能直接加載 到第二重構(gòu)軋件上，應(yīng)進(jìn)行溫度映射；溫度映射具體為：以第二重構(gòu)軋件上的節(jié)點(diǎn)為中心， 以一定半徑范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)上的溫度為映射點(diǎn)進(jìn)行溫度映射，將過(guò)渡軋件上各節(jié)點(diǎn)的溫度映射 到第二重構(gòu)軋件上；半徑大小要求不小于穩(wěn)定軋制階段軋件的網(wǎng)格最大邊長(zhǎng)并且小于2倍 穩(wěn)定軋制階段軋件的網(wǎng)格最大邊長(zhǎng)；溫度映射采用的公式為：
[0012] T= (TlXLl+T2XL2+-+TnXLn)/(Ll+L2+-+Ln)；
[0013] 公式中：T為第二重構(gòu)軋件節(jié)點(diǎn)的溫度；
[0014] T1、T2、…Tn分別為第二重構(gòu)軋件上節(jié)點(diǎn)與過(guò)渡軋件上一定半徑范圍內(nèi)的第1、第 2、…第N個(gè)節(jié)點(diǎn)上的溫度；
[0015] L1、L2、…Ln分別為第二重構(gòu)軋件上節(jié)點(diǎn)與過(guò)渡軋件上一定半徑范圍內(nèi)的第1、第 2、…第N個(gè)節(jié)點(diǎn)的直線距離。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：提供了一種鋼軌全軋程仿真分析中，能夠?qū)⒛Ｐ椭貥?gòu)前的 軋件溫度繼承到重構(gòu)后的模型上的溫度繼承方法，使得軋件重構(gòu)后溫度數(shù)據(jù)得以保存，提 高了鋼軌全軋程仿真分析的精度。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是軋件網(wǎng)格重構(gòu)與溫度映射方法示意圖；
[0018] 圖2是軋件網(wǎng)格重構(gòu)及溫度映射前后溫度場(chǎng)對(duì)比圖；
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020] 鋼軌全軋程仿真分析的溫度繼承方法包括如下步驟：
[0021] A、鋼軌全軋程仿真分析中，當(dāng)出現(xiàn)軋件網(wǎng)格畸變嚴(yán)重的劇烈變形時(shí)，進(jìn)行軋件重 構(gòu)；乳件重構(gòu)具體為：提取前一道次穩(wěn)定軋制階段軋件的斷面，導(dǎo)出此軋件斷面的邊界節(jié) 點(diǎn)坐標(biāo)，然后由這些邊界節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)重新生成軋件斷面，并進(jìn)行新的網(wǎng)格劃分，最后將網(wǎng)格沿 著軋件長(zhǎng)度方向進(jìn)行拉伸，由此構(gòu)建出第一重構(gòu)軋件的有限元模型；
[0022] 第一重構(gòu)軋件與軋件原始坯料長(zhǎng)度相等；第一重構(gòu)軋件與軋件原始坯料的每一片 層的長(zhǎng)度相等；第一重構(gòu)軋件各節(jié)點(diǎn)的編號(hào)順序與軋件原始坯料的節(jié)點(diǎn)編號(hào)順序相同；
[0023] B、將穩(wěn)定軋制階段軋件各節(jié)點(diǎn)上的溫度加載至軋件原始坯料對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)；
[0024] C、將軋件原始坯料上各節(jié)點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)用穩(wěn)定軋制階段軋件中間層上的對(duì)應(yīng)節(jié) 點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)替代；替代完成后生成帶溫度的重構(gòu)前的過(guò)渡軋件；
[0025] D、將第一重構(gòu)軋件和過(guò)渡軋件通過(guò)LS-PREP0ST進(jìn)行移動(dòng)重合，而后讀出第一重 構(gòu)軋件的節(jié)點(diǎn)、單元信息，生成第二重構(gòu)軋件；
[0026] E、第一重構(gòu)軋件與過(guò)渡軋件重合后外圍輪廓與長(zhǎng)度完全重疊，但每一層上的節(jié)點(diǎn) 數(shù)量和位置由于網(wǎng)格進(jìn)行了重構(gòu)而無(wú)法一致，因此過(guò)渡軋件上各節(jié)點(diǎn)的溫度不能直接加載 到第二重構(gòu)軋件上，應(yīng)進(jìn)行溫度映射；溫度映射具體為：以第二重構(gòu)軋件上的節(jié)點(diǎn)為中心， 以一定半徑范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)上的溫度為映射點(diǎn)進(jìn)行溫度映射，將過(guò)渡軋件上各節(jié)點(diǎn)的溫度映射 到第二重構(gòu)軋件上；半徑大小要求不小于穩(wěn)定軋制階段軋件的網(wǎng)格最大邊長(zhǎng)并且小于2倍 穩(wěn)定軋制階段軋件的網(wǎng)格最大邊長(zhǎng)；溫度映射采用的公式為：
[0027] T= (TlXLl+T2XL2+-+TnXLn)/(Ll+L2+-+Ln)；
[0028] 公式中：T為第二重構(gòu)軋件節(jié)點(diǎn)的溫度；
[0029] T1、T2、…Tn分別為第二重構(gòu)軋件上節(jié)點(diǎn)與過(guò)渡軋件上一定半徑范圍內(nèi)的第1、第 2、…第N個(gè)節(jié)點(diǎn)上的溫度；
[0030] L1、L2、…Ln分別為第二重構(gòu)軋件上節(jié)點(diǎn)與過(guò)渡軋件上一定半徑范圍內(nèi)的第1、第 2、…第N個(gè)節(jié)點(diǎn)的直線距離。
[0031] 上述鋼軌全軋程仿真分析的溫度繼承方法可以在ANSYS軟件環(huán)境下進(jìn)行，還需調(diào) 用LS-PREP0ST軟件。ANSYS軟件是美國(guó)ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA)軟 件，是世界范圍內(nèi)增長(zhǎng)最快的計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE)軟件。LS-PREP0ST是LSTC公司最新 的前后處理軟件。在1999年，LSTC發(fā)行了它的最初版本一LSP0ST，它能夠提供快速的后處 理功能，并能顯示LS-DYNA的模擬結(jié)果和歷史變量。作為最新版本，因?yàn)閾碛写罅康那疤幚?功能，LSPREP0ST成為了為L(zhǎng)SDYNA了配套的專用的前后處理軟件。LS-PREP0ST能夠讀進(jìn) 和寫出LS-DYNA的關(guān)鍵詞和擁有快速的顯示功能來(lái)幫助用戶來(lái)診斷有限元模型。通過(guò)數(shù)據(jù) 鏈，它能夠無(wú)間隙地，迅速地找到參考實(shí)體的相應(yīng)的話關(guān)鍵詞。通過(guò)支持SUB-SYSTEMS，它 能方便地提供多模型功能。另外，包含文件能方便文件讀寫。LS-PREP0ST能讓用戶創(chuàng)造一 些LS-DYNA的數(shù)據(jù)，如坐標(biāo)系統(tǒng)、單點(diǎn)約束、剛體墻、約束結(jié)點(diǎn)集、焊點(diǎn)、初始速度、安全帶的 加速度儀及數(shù)據(jù)集。其它的一些主要功能包括：安全帶折疊、乘車人定位、頭部撞擊的設(shè)置、 材料庫(kù)、模型檢查和修理、實(shí)體重新編號(hào)、顯示參考實(shí)體及通用實(shí)體選擇器等等。
[0032] 因坯料模型、各節(jié)點(diǎn)溫度等信息，都可以保存在一個(gè)可以記事本打開(kāi)的后綴為K 的文件中，步驟B(將穩(wěn)定軋制階段軋件各節(jié)點(diǎn)上的溫度加載至軋件原始坯料對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)）可 以通過(guò)直接拷貝加載的方式實(shí)現(xiàn)，步驟C(將軋件原始坯料上各節(jié)點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)用穩(wěn)定軋制 階段軋件中間層上的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)替代；替代完成后生成帶溫度的重構(gòu)前的過(guò)渡軋 件）可以通過(guò)在K文件中直接復(fù)制替換的方式實(shí)現(xiàn)。
[0033] 某次鋼軌全軋程仿真分析過(guò)程中產(chǎn)生的部分文件如下：
[0034] 軋件原始坯料K文件部分內(nèi)容：
【主權(quán)項(xiàng)】
1.鋼軌全軋程仿真分析的溫度繼承方法，其特征在于：包括如下步驟： A、 鋼軌全軋程仿真分析中，當(dāng)出現(xiàn)軋件網(wǎng)格畸變嚴(yán)重的劇烈變形時(shí)，進(jìn)行軋件重構(gòu)；乳 件重構(gòu)具體為：提取前一道次穩(wěn)定軋制階段軋件的斷面，導(dǎo)出此軋件斷面的邊界節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)， 然后由這些邊界節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)重新生成軋件斷面，并進(jìn)行新的網(wǎng)格劃分，最后將網(wǎng)格沿著軋件 長(zhǎng)度方向進(jìn)行拉伸，由此構(gòu)建出第一重構(gòu)軋件的有限元模型； 第一重構(gòu)軋件與軋件原始坯料長(zhǎng)度相等；第一重構(gòu)軋件與軋件原始坯料的每一片層的 長(zhǎng)度相等；第一重構(gòu)軋件各節(jié)點(diǎn)的編號(hào)順序與軋件原始坯料的節(jié)點(diǎn)編號(hào)順序相同； B、 將穩(wěn)定軋制階段軋件各節(jié)點(diǎn)上的溫度加載至軋件原始坯料對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)； C、 將軋件原始坯料上各節(jié)點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)用穩(wěn)定軋制階段軋件中間層上的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的 X、Y坐標(biāo)替代；替代完成后生成帶溫度的重構(gòu)前的過(guò)渡軋件； D、 將第一重構(gòu)軋件和過(guò)渡軋件通過(guò)LS-PREPOST進(jìn)行移動(dòng)重合，而后讀出第一重構(gòu)軋 件的節(jié)點(diǎn)、單元信息，生成第二重構(gòu)軋件； E、 第一重構(gòu)軋件與過(guò)渡軋件重合后外圍輪廓與長(zhǎng)度完全重疊，但每一層上的節(jié)點(diǎn)數(shù)量 和位置由于網(wǎng)格進(jìn)行了重構(gòu)而無(wú)法一致，因此過(guò)渡軋件上各節(jié)點(diǎn)的溫度不能直接加載到第 二重構(gòu)軋件上，應(yīng)進(jìn)行溫度映射；溫度映射具體為：以第二重構(gòu)軋件上的節(jié)點(diǎn)為中心，以一 定半徑范圍內(nèi)節(jié)點(diǎn)上的溫度為映射點(diǎn)進(jìn)行溫度映射，將過(guò)渡軋件上各節(jié)點(diǎn)的溫度映射到第 二重構(gòu)軋件上；半徑大小要求不小于穩(wěn)定軋制階段軋件的網(wǎng)格最大邊長(zhǎng)并且小于2倍穩(wěn)定 軋制階段軋件的網(wǎng)格最大邊長(zhǎng)；溫度映射采用的公式為： T= (TlXLl+T2XL2+-+TnXLn)/(Ll+L2+-+Ln)； 公式中：T為第二重構(gòu)軋件節(jié)點(diǎn)的溫度； T1、T2、…Tn分別為第二重構(gòu)軋件上節(jié)點(diǎn)與過(guò)渡軋件上一定半徑范圍內(nèi)的第1、第2、… 第N個(gè)節(jié)點(diǎn)上的溫度； L1、L2、…Ln分別為第二重構(gòu)軋件上節(jié)點(diǎn)與過(guò)渡軋件上一定半徑范圍內(nèi)的第1、第2、… 第N個(gè)節(jié)點(diǎn)的直線距離。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種鋼軌全軋程仿真分析的溫度繼承方法，涉及鋼軌軋制生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，提供一種能夠?qū)⒛Ｐ椭貥?gòu)前軋件溫度繼承到重構(gòu)后模型上的溫度繼承方法。鋼軌全軋程仿真分析的溫度繼承方法包括如下步驟：A、將前一道次穩(wěn)定軋制階段軋件重構(gòu)為第一重構(gòu)軋件；B、將穩(wěn)定軋制階段軋件各節(jié)點(diǎn)上的溫度加載至軋件原始坯料對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)；C、將軋件原始坯料上各節(jié)點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)用穩(wěn)定軋制階段軋件中間層上的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)替代生成帶溫度的過(guò)渡軋件；D、將第一重構(gòu)軋件和過(guò)渡軋件進(jìn)行移動(dòng)重合，并讀出第一重構(gòu)軋件的節(jié)點(diǎn)、單元信息，生成第二重構(gòu)軋件；E、將過(guò)渡軋件上各節(jié)點(diǎn)的溫度映射到第二重構(gòu)軋件上。本發(fā)明能夠提高鋼軌全軋程仿真分析精度。
【IPC分類】G06F17-50
【公開(kāi)號(hào)】CN104820729
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510111305
【發(fā)明人】陶功明, 朱國(guó)明, 朱華林, 呂攀峰, 范紅平
【申請(qǐng)人】攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼釩有限公司
【公開(kāi)日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年3月13日