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机械设计与制造
ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
第９期
２０１０年９月
文章编号：１００１—３９９７（２０１０）０９—０１６８－０２
轧制过程ＡＧＣ的参数化建模与仿真
王勇勤刘志芳严兴春吴沙
（重庆大学机械工程学院，重庆４０００３０）
ＰａｒａｍｅｔｅｒｂｕｉｌｄｉｎｇｍｏｄｅｌａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＡＧＣｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｏｌｌｉｎｇ
ＷＡＮＧＹｏｎｇ－ｑｉｎ，ＬＩＵＺｈｉ－ｆａｎｇ，ＹＡＮＸｉｎｇ－ｃｈｕｎ，ＷＵＳｈａ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００３０，Ｃｈｉｎａ）【摘要】针对六辊轧机的设备特点及其网格建立和相关定义的繁琐缺点，借助Ｐｙｔｈｏｎ语言和ＭＳＣ．Ｍａｒｅ的良好交互性，利用Ｍａｒｃ的二次开发功能，对轧制过程中的ＡＧＣ进行参数化建模和属性定义。结果表明，随着入口厚度的变化，若不采用ＡＧＣ调控，出口厚度不能保证恒定；采用ＡＧＣ调控后，出口厚度不随入口厚度变化而变化，且轧制力呈现规律性变化，克／Ｉ虽．Ｔ建模和属性定义的繁琐操作，参数化模拟了ＡＧＣ调控前后的轧制过程。节省了操作时间。
关键字：Ｐｙｔｈｏｎ；轧制力；Ｍａｒｃ二次开发
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｐａｒａｍｅｔｅｒｂｕｉｌｄｉｎｇｍｏｄｅｌａｎｄａｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｃｏｎｓｉｄｅｄｎｇｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｘ－ｒｏｌｌｅｒｍｉｌｌａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｄｅｆｅｃｔ．ＷｒｉｔｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｏｌｌｉｎｇｂｙｔｈｅＰｙｔｈｏｎ厶ｍ—ｇｕｏｇｅａｎｄｔｈｅｓｅｃｏ咖ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＭａｒｃ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｅｘｉｔＣＯｉｌ，’ｔｋｅｅｐｃｏｎ－ｓｔｏｎｔｗｉｔｈｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｅｎｔｒｙｉｆｔｈｅｒｅ豇ｎＯｃｏｎｔｒｏｌｏｆＡＧＣＴｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｅｘｉｔｋｅｅｐｓｃｏｎｓｔａｎｔｑａｅｒｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆＡＧＣ．ａｎｄｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｆｏｒｏｅａｐｐｅａｒｅｄ口ｒｅｇｕｌ∥ｖａｒｉａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｈａｓｏ＂ｅｒ＿ｃｏｍｅｔｈｅｄｅｆｅｃｔｏｆｂｕｉｌｄｉｎｇｍｏｄｅｌａｎｄａｔｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，ｓｉｍｕｌａｔｅｄｔｈｅｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｂｙｐａｒａｍｅｔｅｒ
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中图分类号：ＴＨｌ６文献标识码：Ａ
１引言
轧制过程是—个多重非线性接触过程，它包括几何、物理、边界条件、接触条件的非线性，精确模拟该过程必须建立足够精确的数学模型。现在的大型有限元软件虽然逐渐成熟，但是对于设备结构尺寸的不同，需要建立不同的模型，操作过程繁琐。
文献１在Ｍａｒｃ的框架下耦合进了板带轧制模型程序，在Ｍｅｎｔａｔ界面中输人参数名称及值，建立了刚性工作辊和轧件网格，模拟了轧制过程中的轧制力变化规律，同时简单介绍了Ｐｙｔｈｏｎ语言的特点ｍ；文献也利用Ｐｙｔｈｏｎ作为工具二次开发了焊接接头特征库，减少前处理建模时间，提高了设计效率翻；本文针对六辊轧机设备尺寸的多样性及其受力特点，综合运用平面应力和平面应变单元，利用Ｐｙｔｈｏｎ和Ｍａｒｅ的良好交互性，在Ｐｙｔｈｏｎ主程序中输入设备尺寸，调用自定义的子程序，参数化建立了轧辊、轧件和机架网格并定义各相关属性，提交任务和读取结果，模拟了ＡＧＣ调控前后的轧制力和轧件出口厚度的变化过程，将研究者从繁琐的建模操作中解放出来，对分析和研究ＡＧＣ调控前后轧辊、机架和轧件在不同尺寸条件下的轧制力和出口厚度变化规律节约了时间。
２模型的分析与简化
精确分析轧制力和出口厚度变化规律及各部件的受力特点，需要建立三维模型，如图ｌ所示。但是网格数量会相当多，计算时★来稿日期：２００９—１ｌ—ｌｌ间过长嗍。工程中常见到一些沿轴线方向尺寸很大的结构，如管道等，这类构件的受力平行于横截面且沿轴线无变化，各点沿轴线的位移为Ｏ，应力分量和位移函数与沿轴线尺寸无关，这类问题称为平面应变问题，辊系和轧件受力特点与这种情况类似；同时还有一些板型结构设备的厚度远小于长和宽，受力沿着平分厚度的中面，板的前后表面是自由面，与该面法向方向有关的应力分量为Ｏ，这类问题成为平面应力问题，机架受力特点与这种情况类似嘲。
图１六辗帮．枧三维有限元模型
３参数化建模与属性定义
当轧辊或者机架尺寸发生变化时，轧制状态的各参数也会对应发生变化，要研究它们的变化规律，需要重新定义网格和属性。
综合平面应变和平面应力问题的特点，截取机架断面、轧辊和轧
万方数据