一种基于模块化理念的冷轧模型——边界与流体摩擦预测扩展模型的研究

• 作者: A Kainz B Smeulders D Paesold K Krimpelst(a)tter K Zeman M Bergmann 瞿培磊
• 来源期刊: 世界钢铁
• 关键词: 耦合摩擦模型 冷轧 混合润滑状态 热力学 非线性流体力学
• 年，卷（期）: 2013,（2）
• 所属期刊栏目: 轧钢
• 页码范围: 32-41
• 页数: 10页
• 字数: 8119字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1672-9587.2013.02.006

摘要

给出了一个基于冷轧过程的扩展模型,主要研究了在辊缝咬合接触区中的带钢表面粗糙度和摩擦因数的变化过程.建立此模型的基础是假设带钢表面粗糙度在纵向及横向上存在周期性分布的重复结构(如三角形结构),同时,模型综合运用了Sutcliffe's[1]、Wilson和Sheu[2]等提出的、在理想状态假设下(单纯的横向或单纯的纵向粗糙度分布结构)得出的研究成果,预测了在轧制方向及带钢宽度方向上,轧制接触区内各种特性的变化过程.润滑剂的压力分布是由流体力学机理所决定的,同时,也会受到表面粗糙度几何结构上的长宽比的影响.模型建立时即对接触区表面进行三维建模,且认为在带钢长度方向和宽度方向上的接触区表面有着不同的几何特性.模型还考虑了轧制接触区内的“局部摩擦因数”分布.局部摩擦因数是将主要由润滑剂造成的摩擦因数以及边界接触层的摩擦因数按照其各自所占面积比重组合而来,并由此最终计算出接触区整体平均摩擦因数.同时,在带钢塑性变形、润滑油膜中的剪切及压缩作用和边界接触区的剪应力效应的共同作用下,润滑剂的温度会逐渐升高,因此,在建模时给出了一个传热学子模型,以考虑对润滑剂性质的影响.提出的模型在建立时精准地定义了模型各独立模块之间的交互接口,并基于此选择运用模块化和分层化的建模策略,对将来进一步修改各个子模型的工作带来了很多便利.为了求解模型的隐式耦合微分代数方程组(DAE系统),引入了无因次变量,以确保计算处于良态计算之中.模型通过对轧制接触弧进行空间离散化处理,将研究问题转换还原为一系列高度非线性化的耦合代数方程组,而这些方程组可以利用著名的Newton Raphson算法的一个改进算法联立求解出来.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	M Bergmann		1	1	1.0	1.0
2	K Zeman		1	1	1.0	1.0
3	A Kainz		1	1	1.0	1.0
4	K Krimpelst(a)tter		1	1	1.0	1.0
5	D Paesold		1	1	1.0	1.0
6	B Smeulders		1	1	1.0	1.0
7	瞿培磊		1	1	1.0	1.0