网络     此网站

 | 金通首页 | 我的帐户 | 发布文章 | 上传展示 | 网站捷径 | 反馈 | 关于我们 | 我的筹码 |

 
  金通首页 > 中文版首页 > 轧钢 厂项目 >

 
孔型设计
自动成型
自由成型
轧机载和
轧冷温度
流变曲线
高温数据
常温数据
商务数据
软件总汇
金属书籍
金属文章
域名待售
技术咨询
金属词典
单位换算
金属专利
金属指南
远程诊断
行业职场

展品橱窗

分类广告
产品观摩
技术观摩

技术资料

- 冶金与材料
- 金属成型
- 信息自动化
- 行业纵览
- 金属专利
- 研究开发
- 金属指南
- 研发路图
- 钢铁工厂
 



德国科研协会资助开发的型钢热轧有限元模型及其相关应用

 

<续前页>
 

3 此有限元模型开发过程的一些背景介绍

有关有限元在型钢轧制中应用的研究始于70年代,早年主要是大学的理论研究项目。有两个问题一直阻碍着该方法在工业现场的应用:一是运算结果的质量,因对模型过多简化而使得结果不足以现场应用;二是运算代价,即每道次所需要的时间太长。

到了90年代初,德国科研协会资助了一个项目,要应用当时世界上最成熟的有限元软件包,最细致的建模,最彻底的实验验证,以期确定有限元能否足以在复杂断面型钢轧制变形方面的工业界应用。此即本公司专家李炳集的博士论文项目。总计资助资金达约50万美元。如果成功,可节约70%轧制试验费用。在此之前,德国在有限元方面的研究已经高潮多年,Kopp等已经尝试了有限元在线棒材等方面的应用。

此项目包括两个整位子(攻博或博士后),为5年的攻关项目。因为另一个德国同事中途离去,而此项目要求的准备期又较长,故李炳集博士向所长(其导师)担保一个人可以完成两个人的工作。所以所里安排他指导一个写Diplom论文(硕士论文)及一些写工程论文(相当于中美的学士论文)的学生,让他们负责很多具体试验及数据处理工作。经过5年的刻苦攻关,解决了一长串确保模型运算质量的技术难题。此结果被德马克公司认定为很成熟,足够准确,运算代价(时间耗费)足够低,适合企业现场应用。研究期间当时德国知名轧钢学者如Pawelski(马普钢铁研究所所长)及Kopp教授(亚琛大学金属成型研究所所长,西马克董事兼顾问)等均常来参观并高度赞赏。其实德马克在李博士的第一批成果发表出来时便开始应用此成果了。因为此项目的空前成功,李博士毕业后名字在校网站上登了8年,而且是作为唯一一个毕业生登在上面。

此项目由李博士全权负责,包括技术设计(比如试验)及建模过程,共有约10人参与,包括研究所长Hensel教授(德国型钢轧制知名学者),Goldhahn博士(1982年获型钢轧制博士,为Hensel教授的助手,此项目中负责试验操作及协调),一批试验车间技术员(试样加工),李博士指导的一个硕士研究生Wutke(试验及数据测量;试样坐标测量在德国一个测量中心进行),以及他指导的一批写工程论文的学生,比如Fisher。

我们知道,复杂断面型钢有限元热模拟难度非常大,而且如何得到准确的运算结果,变数也很大,比如算法怎么定,边界条件怎么给,网格怎么画,多道次时网格怎么继承,而且即使这些都做得很好,怎么证明所得的结果跟高温钢的多道次轧制的变形场是一致的。即使在钢的表面和内部都用铣车铣出网格,加热并轧制6道次后网格早没了!而且各中间道次形状很复杂,在钢上铣出网格很难。像中国同事用塑料泥代表高温的钢是无法取信于工业界的。因此仅试验阶段就需要解决大量难题,做很多独特的设计(比如道次规程,第三道次加厚拉直了以便在断面上铣上网格),绕了很多弯。工作量也极大,比如任何一批试样,都需要车间技术员干一个多月(用铣车加工表面和内部网格)。模型的建立更是细致入微,比如流变应力和杨氏模量等均经过实测。因为钢体内各点温度按实际分布趋势,为求对应,温度在扭转试验的试样内的场分布也按非均匀,由有限元确定。各物理参数和力学热学参数均按高温时随温度变化而输入。

由于此项细致工作的推动,此后本公司相关研究人员在世界各地搜集了几乎所有在市面上能见到的材料高温性能参数随温度变化值,比如有一部分可见于公司的网站www.metalpass.com/hit。另外本公司已经建立了一整套轧制过程中摩擦系数模型和轧制/冷却的热传递模型。流变应力模型更是我们的强项。没有准确的参数输入和细致的模型处理,是达不到高预报准度的,有限元模拟工作自然也就失去了意义。

李炳集博士当时的成果,除了建立了一套完整准确地模型外,还开发了一套简化模型,只需整模型运算量的0.5%,特别适合现场孔型设计。由于此模型在企业界极具意义,故在他毕业后,德国科研协会又追加资金由其师弟(现供职西马克被其同事称为西马克的模型专家)继续研究验证此简化模型。一年后李博士的导师通知他,此简化模型非常好。

此后李博士在任职摩根孔型设计高工主管模型开发时又加入了微观组织模型,基于他在摩根开发的三大模型系列之一的微观组织系列(另两个是金属流动和力能预报)。在摩根时李博士以线棒材实例进行了基于有限元的微观组织模拟,并与MARC公司技术人员合作对MARC软件的子程序输入界面进行了扩展,使得微观组织相关的输入成为可能。

最初在德国开发时只建立了一套关于DIN 19Mn6 钢的数据。在此后十几年研究人员的模型开发生涯中,本公司已经建立了各个钢种高温物理性能及力学性能的数据库,以及边界条件的数据库或模型库,使得现在将成套数据库包入此有限元软件包成为可能。

 

 

<待续>

 

<上一页> | <下一页>

|  Part 1  |  Part 2  |  Part 3  |  Part 4  |  Part 5  |  Part 6  |  Part 7  |  Part 8  |  Part 9  | 


| 隐私权 | 条款及细则 | 关于我们 | 广告合作伙伴投资者赞助商列表 |  

版权所有:2009年金通有限责任公司