一種立軋軋件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種立軋軋件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法，包括：獲取立軋某道次工藝規(guī)程數(shù)據(jù)，包括立軋軋件的入口厚度，入口寬度，出口寬度以及出口溫度；檢測(cè)軋件入口速度和立輥速度，獲取立輥半徑以及立輥與軋件的摩擦系數(shù)；根據(jù)立軋變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)立軋軋件橫斷面狗骨形狀的輪廓曲線及出口處狗骨形狀參數(shù)，包括：骨峰值高度、與輥面接觸的狗骨高度、狗骨骨峰位置和狗骨影響區(qū)長(zhǎng)度。本發(fā)明建立狗骨形狀數(shù)學(xué)模型，綜合考慮立軋過(guò)程中工藝規(guī)程和設(shè)備參數(shù)的基礎(chǔ)上，精確預(yù)測(cè)立軋后軋件橫斷面狗骨形狀的輪廓曲線，解決在不同生產(chǎn)條件下預(yù)測(cè)立軋后軋件橫斷面形狀的問(wèn)題，在線計(jì)算得到立軋后狗骨形狀，應(yīng)用于立軋控制過(guò)程中，提高軋件形狀的控制精度。
【專利說(shuō)明】
一種立軋軋件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于乳制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，連鑄-連乳技術(shù)得到了迅速發(fā)展。為了提高連鑄機(jī)生產(chǎn) 率和連鑄乳件質(zhì)量，改善熱乳和連鑄的銜接性，實(shí)現(xiàn)板帶大批量連續(xù)化生產(chǎn)，熱乳立輥乳機(jī) 需要完成大量的乳件寬度調(diào)整任務(wù)。立乳控寬是以一個(gè)相對(duì)乳件寬度非常小的壓下量乳制 厚件的過(guò)程，屬于典型的超高件塑性變形問(wèn)題。橫向壓縮變形不能穿透到整個(gè)乳件寬度的 中央，乳后會(huì)出現(xiàn)明顯的雙鼓形，使乳件橫斷面呈現(xiàn)狗骨形狀。大量的生產(chǎn)實(shí)踐表明，立乳 引起的這種乳件不均勻變形是影響成品寬度精度和成材率的主要因素。因此采用數(shù)學(xué)模型 精確地預(yù)測(cè)立乳后的狗骨形狀越來(lái)越具有實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。
[0003] 目前立輥控寬中狗骨形狀的研究大多通過(guò)有限元和物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M的方法。有限元 法通過(guò)有限元軟件模擬來(lái)研究狗骨形成過(guò)程的變形特點(diǎn)、金屬流動(dòng)規(guī)律以及乳后的形狀。 物理實(shí)驗(yàn)?zāi)M法通過(guò)等比例縮小實(shí)際生產(chǎn)中立輥乳機(jī)和乳件的尺寸，在實(shí)驗(yàn)室小型乳機(jī)上 采用乳制鉛或者塑形泥的方法模擬立乳。這兩種方法根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)回歸擬合， 得到出口狗骨四參數(shù):骨峰值高度2h b，與輥面接觸的狗骨高度2hr，狗骨骨峰位置1P和狗骨 影響區(qū)長(zhǎng)度1 P(如圖1所示的立乳變形區(qū)）與立輥和乳件尺寸等工藝參數(shù)之間的近似數(shù)學(xué)模 型。然而，由于各個(gè)模擬條件或?qū)嶒?yàn)條件不同，并且與現(xiàn)場(chǎng)條件的差距非常大，因此，得到的 各個(gè)模型之間也存在較大的差異，模型精度仍然受到一定的限制。因此迫切需要得到一種 能夠預(yù)測(cè)不同生產(chǎn)條件下立乳后的狗骨形狀的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法，包括：
[0007] 步驟1、獲取立乳某道次工藝規(guī)程數(shù)據(jù)，包括立乳乳件的入口厚度，入口寬度，出口 寬度以及出口溫度；
[0008] 步驟2、檢測(cè)乳件入口速度和立輥速度，獲取立輥半徑以及立輥與乳件的摩擦系 數(shù)；
[0009] 步驟3、根據(jù)立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)立乳乳件橫斷面狗骨形狀的輪 廓曲線及出口處狗骨形狀參數(shù)，包括:骨峰值高度、與輥面接觸的狗骨高度、狗骨骨峰位置 和狗骨影響區(qū)長(zhǎng)度；
[0010] 所述立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型描述立乳變形區(qū)乳件橫斷面的狗骨形狀輪 廓。
[0011] 所述立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型的建立方法如下：
[0012] 步驟3.1、建立立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型:根據(jù)立乳變形區(qū)狗骨形狀截面在 寬度方向的變化將立乳變形區(qū)劃分區(qū)域，分別建立各區(qū)域乳制方向上描述狗骨形狀的數(shù)學(xué) 豐旲型；
[0013] 步驟3.2、根據(jù)立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型和流函數(shù)性質(zhì)，建立立乳變形區(qū)的 速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)；
[0014] 步驟3.3、根據(jù)出口溫度T和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際立乳材料及工藝規(guī)程，計(jì)算立乳時(shí)乳件的變 形抗力；
[0015] 步驟3.4、根據(jù)立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型以及立乳變形區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變 速度場(chǎng)，計(jì)算乳件內(nèi)部變形功率、剪切功率和摩擦功率，得到總功率泛函；
[0016] 步驟3.5、總功率泛函取得最小值時(shí)獲得狗骨形狀數(shù)學(xué)模型最佳，即得到最終的立 乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型。
[0017] 所述步驟3.1根據(jù)立乳變形區(qū)任意一點(diǎn)的狗骨形狀截面在寬度方向的變化將立乳 變形區(qū)劃分區(qū)域，分別建立描述各區(qū)域狗骨形狀的數(shù)學(xué)模型，具體如下：
[0018] 以乳件入口寬度與厚度中心為原點(diǎn)、乳件長(zhǎng)度方向?yàn)閤軸、乳件厚度方向?yàn)閥軸、乳 件寬度方向?yàn)閦軸建立坐標(biāo)系，根據(jù)立乳變形區(qū)狗骨形狀截面在寬度方向的變化將立乳變 形區(qū)劃分為：
[0019] I區(qū)，0<Z<WX-3AX;
[0020] II區(qū)，Wx-3Ax<z<Wx_Ax;
[0021] III 區(qū)，Wx-Ax<z<Wx;
[0022]其中，z為立乳變形區(qū)任意一點(diǎn)到乳件寬度中心的垂直距離;立乳變形區(qū)任意一點(diǎn) 至唑標(biāo)系原點(diǎn)的水平距離x處的乳件寬度的一半％ = J? + % -扣- ，R為立輥半徑， We為立乳乳件出口寬度的一半，立乳變形區(qū)任意一點(diǎn)到立乳入口的水平距離x處的狗骨形 狀截面寬度參數(shù)Ax=(Wx-We+3A)/3，A是隨立乳工藝參數(shù)變化的待定常數(shù)；
[0023] I區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型：
[0024] hi = ho
[0025] 其中，匕為1區(qū)乳件厚度的一半，ho為乳件入口厚度的一半；
[0026] II區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型：
[0028] 其中，hn為II區(qū)乳件厚度的一半，P是隨立乳工藝參數(shù)變化的待定常數(shù)；
[0029] III區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型：
[0031]其中，hm為III區(qū)乳件厚度的一半；
[0032] I區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型、II區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型、III區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型即為立 乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型，該模型中含有待定常數(shù)A和0。
[0033] 根據(jù)所述立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型和流函數(shù)性質(zhì)，建立立乳變形區(qū)的速度 場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)，具體如下：
[0034] I區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)：
[0035] % = vfl，v，=vzI = 0，4 =心=4i =4# =A:1 =〇
[0036] II區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)：
[0038] III區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)：
[0040] 其中，U = 3VQhQA()為入□截面的單位秒流量，vo為入□速度，A〇為入□處的狗骨形狀 截面寬度參數(shù)(Ax*x = 0時(shí)）；Vxi、Vyi和vzi分別為立乳乳件的長(zhǎng)度方向的速度分量、厚度方 向的速度分量和寬度方向的速度分量；4、^和4分別為立乳乳件的長(zhǎng)度方向的應(yīng)變速 度分量、厚度方向的應(yīng)變速度分量和寬度方向的應(yīng)變速度分量;毛#為立乳乳件寬度與厚度 截面上，指向厚度方向的切應(yīng)變速度分量；為立乳乳件寬度與厚度截面上指向?qū)挾确较?的切應(yīng)變速度分量；七 2/為立乳乳件長(zhǎng)度與寬度截面上，指向?qū)挾确较虻那袘?yīng)變速度分量； 下標(biāo)i為1、11和III，分別代表1區(qū)、II區(qū)和III區(qū)。
[0041] 根據(jù)立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型以及立乳變形區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)，計(jì) 算乳件內(nèi)部變形功率_、剪切功率祀和摩擦功率得到如下總功率泛函r:
[0043]其中，〇s為立乳時(shí)乳件的變形抗力，a為接觸角。
[0044]獲得所述總功率泛函J*取得最小值時(shí)隨立乳工藝參數(shù)變化的待定常數(shù)A和0，進(jìn)而 確定最佳的狗骨形狀截面寬度參數(shù)Ax，確定最終的立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型。
[0045]根據(jù)最終的立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)立乳乳件橫斷面狗骨形狀的輪 廓曲線及出口處狗骨形狀參數(shù)，狗骨形狀參數(shù)包括:骨峰值高度2hb = 2ho+40ho A W/A、與車?yán)?面接觸的狗骨高度2hr = 2ho+2此〇AW/A、狗骨骨峰位置1P = A和狗骨影響區(qū)長(zhǎng)度1C = 3A。 [0046] 有益效果：
[0047]本發(fā)明建立了狗骨形狀數(shù)學(xué)模型，綜合考慮立乳過(guò)程中工藝規(guī)程和設(shè)備參數(shù)的基 礎(chǔ)上，采用能量法精確預(yù)測(cè)了立乳后乳件橫斷面狗骨形狀的輪廓曲線，解決了在不同生產(chǎn) 條件下預(yù)測(cè)立乳后乳件橫斷面形狀的問(wèn)題。本發(fā)明安全可靠，計(jì)算準(zhǔn)確，能夠在線計(jì)算得到 立乳后狗骨形狀，應(yīng)用于立乳控制過(guò)程中，提高乳件形狀的控制精度。
【附圖說(shuō)明】
[0048]圖1是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的立乳變形區(qū)三維示意圖；
[0049] 圖2是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的立乳變形區(qū)壓下變形四分之一示意圖；
[0050] 圖3是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的立乳變形區(qū)厚度變形四分之一示意圖；
[0051 ]圖4為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法的流程圖；
[0052]圖5為本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的距立乳入口不同水平距離處乳件橫斷面狗骨形狀的 輪廓曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0053]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說(shuō)明。
[0054]本實(shí)施方式中，以某廠2050mm熱連乳粗乳機(jī)組為例，進(jìn)行Q195鋼板乳制，以某道次 為例，實(shí)施本發(fā)明的立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法，如圖4所示，包括：
[0055]步驟1、獲取立乳某道次工藝規(guī)程數(shù)據(jù)，包括立乳乳件的入口厚度2ho = 0.22m、入 口寬度2Wo= 1 ? 4m、出口寬度2We= 1 ? 35m以及出口溫度T= 1152 ? 13°C，板坯鋼種為:Q195; [0056] 步驟2、檢測(cè)乳件入口速度v〇 = 1.42m/s和立輯速度vr = 1.5m/s，獲取立輯半徑R = 0.51m以及立輥與乳件的摩擦系數(shù)y = 0.4;
[0057] 步驟3、根據(jù)立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)立乳乳件橫斷面狗骨形狀的輪 廓曲線及出口處狗骨形狀參數(shù)，包括:骨峰值高度、與輥面接觸的狗骨高度、狗骨骨峰位置 和狗骨影響區(qū)長(zhǎng)度；
[0058] 描述立乳變形區(qū)乳件橫斷面的狗骨形狀輪廓的立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型 的建立方法如下：
[0059] 步驟3.1、建立含有待定常數(shù)A和0的立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型:根據(jù)立乳變 形區(qū)狗骨形狀截面在寬度方向的變化將立乳變形區(qū)劃分區(qū)域，分別建立各區(qū)域乳制方向上 描述狗骨形狀的數(shù)學(xué)模型；
[0060] 根據(jù)立乳變形區(qū)任意一點(diǎn)的狗骨形狀截面在寬度方向的變化將立乳變形區(qū)劃分 區(qū)域，分別建立描述各區(qū)域狗骨形狀的數(shù)學(xué)模型：
[0061] 以乳件入口寬度與厚度中心為原點(diǎn)、乳件長(zhǎng)度方向（立乳方向）為x軸、乳件厚度方 向?yàn)閥軸、乳件寬度方向?yàn)閆軸建立坐標(biāo)系，立乳變形區(qū)如圖1所示。因?yàn)榱⑷檫^(guò)程為一個(gè)對(duì) 稱過(guò)程，所以取乳件的四分之一為研究對(duì)象，如圖2所示的立乳變形區(qū)壓下變形四分之一示 意圖，如圖3所示的立乳變形區(qū)厚度變形四分之一示意圖。根據(jù)立乳變形區(qū)狗骨形狀截面在 寬度方向的變化將立乳變形區(qū)劃分為：
[0062] I區(qū)，0<Z<WX-3AX;
[0063] II區(qū)，Wx-3Ax<z<Wx_Ax;
[0064] III 區(qū)，Wx-Ax<z<Wx;
[0065]其中，z為立乳變形區(qū)任意一點(diǎn)到乳件寬度中心的垂直距離；
[0066]立乳變形區(qū)任意一點(diǎn)到坐標(biāo)系原點(diǎn)的水平距離x處的乳件寬度的一半
，R為立輥半徑，We為立乳乳件出口寬度的一半，立乳變形區(qū)任意 一點(diǎn)到立乳入口的水平距離x處的狗骨形狀截面寬度參數(shù)Ax=(Wx_We+3A)/3，A是隨立乳工 藝參數(shù)變化的待定常數(shù)，1為變形區(qū)接觸弧在立乳方向上的投影長(zhǎng)度，/ = ，9為咬入 角，則0 = sirT1 (1 /R)，a為接觸角，導(dǎo)數(shù)為
，立乳變 形區(qū)內(nèi)任意一點(diǎn)到立乳入口水平距離x處乳件寬度的絕對(duì)壓下量的一半為：AWx=W〇-Wx; [0067] I區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型：
[0068] hi = ho
[0069] 其中，匕為1區(qū)乳件厚度的一半，ho為乳件入口厚度的一半；
[0070] II區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型：
[0072]其中，hn為II區(qū)乳件厚度的一半，P是隨立乳工藝參數(shù)變化的待定常數(shù)；
[0073] III區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型：
[0075] 其中，hm為III區(qū)乳件厚度的一半；
[0076] I區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型、II區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型、III區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型即為立 乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型，該模型中含有待定常數(shù)A和0。
[0077] 步驟3.2、根據(jù)立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型和流函數(shù)性質(zhì)，建立立乳變形區(qū)的 速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)；
[0078] I區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)：
[0079] v<i 二 vu，vi.i = '1 = 〇，云'I =后,.1 = (I = Ari =兮'_-1 =占 id = 〇.
[0080] II區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)：
[0082] III區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)：
[0084] 其中，U = 3VQhQA()為入口截面的單位秒流量，vo為入口速度，A〇為入口處的狗骨形狀 截面寬度參數(shù)(Ax*x = 0時(shí)）；Vxi、Vyi和vzi分別為立乳乳件的長(zhǎng)度方向的速度分量、厚度方 向的速度分量和寬度方向的速度分量；4、&和t分別為立乳乳件的長(zhǎng)度方向的應(yīng)變速 度分量、厚度方向的應(yīng)變速度分量和寬度方向的應(yīng)變速度分量;為立乳乳件寬度與厚度 截面上，指向厚度方向的切應(yīng)變速度分量；4,為立乳乳件寬度與厚度截面上指向?qū)挾确较?的切應(yīng)變速度分量； 為立乳乳件長(zhǎng)度與寬度截面上，指向?qū)挾确较虻那袘?yīng)變速度分量； 下標(biāo)i為1、11和III，分別代表1區(qū)、II區(qū)和III區(qū)。
[0085] 步驟3.3、根據(jù)出口溫度T和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際立乳材料及工藝規(guī)程，計(jì)算立乳時(shí)乳件的變 形抗力；
[0086] Q195的變形抗力模型為：
[0088] 式中應(yīng)變
；應(yīng)變速_
。根據(jù)Q195的變形抗力模 型，代入本道次規(guī)程數(shù)據(jù)得到：
[0089] 應(yīng)變：
[0090] 應(yīng)變速率：
1 [0091]得到該道次乳件立乳時(shí)的變形抗力為
[0093] 步驟3.4、根據(jù)立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型以及立乳變形區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變 速度場(chǎng)，計(jì)算乳件內(nèi)部變形功率、剪切功率和摩擦功率，得到總功率泛函；
[0094] 步驟3.5、總功率泛函取得最小值時(shí)獲得狗骨形狀數(shù)學(xué)模型最佳，即得到最終的立 乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型。
[0095] 根據(jù)立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型以及立乳變形區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)，計(jì) 算乳件內(nèi)部變形功率A、剪切功率R和摩擦功率# f :
[0096] 內(nèi)部變形功率丨^:
[0104]其中，〇s為立乳時(shí)乳件的變形抗力，a為接觸角。
[0105]使用Matlab最優(yōu)化工具箱獲得所述總功率泛函J*最小值時(shí)，隨立乳工藝參數(shù)變化 的待定常數(shù)A和卵卩最佳的待定常數(shù)4。的=0.03595，隊(duì)1^ = 0.03616，進(jìn)而確定最佳的狗骨形 狀截面寬度參數(shù)Ax= (Wx-WE+SAopt)/^，確定最終的立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型。
[0107]根據(jù)最終的立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)立乳乳件橫斷面狗骨形狀的輪 廓曲線及出口處狗骨形狀參數(shù)，狗骨形狀參數(shù)，包括:骨峰值高度2hb = 2h〇+40h() A W/A、與車?yán)?面接觸的狗骨高度2hr = 2h〇+2此〇AW/A、狗骨骨峰位置1P = A和狗骨影響區(qū)長(zhǎng)度1C = 3A。 [0108] 圖5給出立乳變形區(qū)中距立乳入口水平距離x處分別為1/8、1/4、1/2、31/4和1時(shí)（1 為變形區(qū)接觸弧在立乳方向上的投影長(zhǎng)度，/ = 0.5^(0.7-〇.675)=0.1596Qm ),Q195 板坯橫斷面狗骨形狀的輪廓曲線圖。
[0109]立乳出口處狗骨形狀參數(shù)：
[0110] 2hb = 2h〇+40opth〇 A W/A〇Pt = 0 ? 22+4*0 ? 03616*0 ? 11*( 1 ? 4-1 ? 35)/2/0 ? 03595 = 0.23106m;
[0111] 2hr = 2h〇+20opth〇 A W/A〇Pt = 0 ? 22+2*0 ? 03616*0 ? 11*( 1 ? 4-1 ? 35)/2/0 ? 03595 = 0.22553m;
[0112] lp = A〇pt = 0.03595m；
[0113] lc = 3AoPt = 3*0.03595 = 0.107850m。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括： 步驟1、獲取立乳某道次工藝規(guī)程數(shù)據(jù)，包括立乳乳件的入口厚度，入口寬度，出口寬度 以及出口溫度； 步驟2、檢測(cè)乳件入口速度和立輥速度，獲取立輥半徑以及立輥與乳件的摩擦系數(shù)； 步驟3、根據(jù)立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)立乳乳件橫斷面狗骨形狀的輪廓曲 線及出口處狗骨形狀參數(shù)，包括:骨峰值高度、與輥面接觸的狗骨高度、狗骨骨峰位置和狗 骨影響區(qū)長(zhǎng)度； 所述立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型描述立乳變形區(qū)乳件橫斷面的狗骨形狀輪廓。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述立乳變形區(qū)的 狗骨形狀數(shù)學(xué)模型的建立方法如下： 步驟3.1、建立立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型:根據(jù)立乳變形區(qū)狗骨形狀截面在寬度 方向的變化將立乳變形區(qū)劃分區(qū)域，分別建立各區(qū)域乳制方向上描述狗骨形狀的數(shù)學(xué)模 型； 步驟3.2、根據(jù)立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型和流函數(shù)性質(zhì)，建立立乳變形區(qū)的速度 場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)； 步驟3.3、根據(jù)出口溫度T和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際立乳材料及工藝規(guī)程，計(jì)算立乳時(shí)乳件的變形抗 力； 步驟3.4、根據(jù)立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型以及立乳變形區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度 場(chǎng)，計(jì)算乳件內(nèi)部變形功率、剪切功率和摩擦功率，得到總功率泛函； 步驟3.5、總功率泛函取得最小值時(shí)獲得狗骨形狀數(shù)學(xué)模型最佳，即得到最終的立乳變 形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟3.1根據(jù) 立乳變形區(qū)任意一點(diǎn)的狗骨形狀截面在寬度方向的變化將立乳變形區(qū)劃分區(qū)域，分別建立 描述各區(qū)域狗骨形狀的數(shù)學(xué)模型，具體如下： 以乳件入口寬度與厚度中心為原點(diǎn)、乳件長(zhǎng)度方向?yàn)閄軸、乳件厚度方向?yàn)閥軸、乳件寬 度方向?yàn)閦軸建立坐標(biāo)系，根據(jù)立乳變形區(qū)狗骨形狀截面在寬度方向的變化將立乳變形區(qū) 劃分為： I區(qū)，0<z<Wx-3Ax; II區(qū)，Wx-3Ax<z<Wx-Ax; III 區(qū)，Wx-Ax<z<Wx; 其中，z為立乳變形區(qū)任意一點(diǎn)到乳件寬度中心的垂直距離;立乳變形區(qū)任意一點(diǎn)到坐 標(biāo)系原點(diǎn)的水平距離X處的乳件寬度的一半，R為立輥半徑，We為 立乳乳件出口寬度的一半，立乳變形區(qū)任意一點(diǎn)到立乳入口的水平距離X處的狗骨形狀截 面寬度參數(shù)Ax=(Wx-We+3A)/3，A是隨立乳工藝參數(shù)變化的待定常數(shù)； I區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型： hi = ho 其中，hi為I區(qū)乳件厚度的一半，ho為乳件入口厚度的一半； II區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型：其中，hn為II區(qū)乳件厚度的一半，β是隨立乳工藝參數(shù)變化的待定常數(shù)； III區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型：其中，hm為III區(qū)乳件厚度的一半； I區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型、II區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型、III區(qū)狗骨形狀數(shù)學(xué)模型即為立乳變 形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型，該模型中含有待定常數(shù)A和β。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法，其特征在于，根據(jù)所述立乳變形 區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型和流函數(shù)性質(zhì)，建立立乳變形區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)，具體如下： I區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)： Vxl = V〇，Vyl = Vzl = 〇，'二:~心二心1 二 0 II區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)：III區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)：其中，U = 3 vohoAo為入口截面的單位秒流量，VQ為入口速度，A〇為入口處的狗骨形狀截面 寬度參數(shù)(Αχψχ = 0時(shí)）；vxi、vvi和vzi分別為立乳乳件的長(zhǎng)度方向的速度分量、厚度方向的 速度分量和寬度方向的速度分量；、^和七分別為立乳乳件的長(zhǎng)度方向的應(yīng)變速度分 量、厚度方向的應(yīng)變速度分量和寬度方向的應(yīng)變速度分量；為立乳乳件寬度與厚度截面 上，指向厚度方向的切應(yīng)變速度分量；4/為立乳乳件寬度與厚度截面上指向?qū)挾确较虻那?應(yīng)變速度分量;為立乳乳件長(zhǎng)度與寬度截面上，指向?qū)挾确较虻那袘?yīng)變速度分量;下標(biāo)i 為I、II和III，分別代表1區(qū)、II區(qū)和III區(qū)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法，其特征在于，根據(jù)立乳變形區(qū)的 狗骨形狀數(shù)學(xué)模型以及立乳變形區(qū)的速度場(chǎng)和應(yīng)變速度場(chǎng)，計(jì)算乳件內(nèi)部變形功率&、剪 切功率t和摩擦功率，得到如下總功率泛函/:其中，〇s為立乳時(shí)乳件的變形抗力，α為接觸角。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法，其特征在于，獲得所述總功率泛 函/取得最小值時(shí)隨立乳工藝參數(shù)變化的待定常數(shù)Α和β，進(jìn)而確定最佳的狗骨形狀截面寬 度參數(shù)Α χ，確定最終的立乳變形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的立乳乳件狗骨形狀預(yù)測(cè)方法，其特征在于，根據(jù)最終的立乳變 形區(qū)的狗骨形狀數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)立乳乳件橫斷面狗骨形狀的輪廓曲線及出口處狗骨形狀參 數(shù)，狗骨形狀參數(shù)包括:骨峰值高度2h b = 2hQ+4i3hQ Δ W/A、與輥面接觸的狗骨高度2hr = 2h〇+2 此〇 Δ W/A、狗骨骨峰位置1P=A和狗骨影響區(qū)長(zhǎng)度1C = 3A。
【文檔編號(hào)】B21B1/46GK105930594SQ201610266059
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】劉元銘, 孫杰, 張殿華, 王青龍, 王振華, 龔殿堯, 李旭, 丁敬國(guó), 趙德文
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)