中厚板轧后冷却过程有限元模型的研究与应用

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1、锌滥呈／J大勺UDC密级学位论文中厚板轧后冷却过程有限元模型的研究与应用作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交曰期：学位授予曰期：评阅人：黎炜王君教授东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室硕士学科类别：工学材料加工工程2009年6月论文答辩日期：2009年7月2009年7月答辩委员会主席：刘振宇邓子玉、徐建忠、胡贤磊、邱以清东北大学2009年6月AThesisinMaterialsProcessingEngineeringStudyandApplicationofFEMModelfor

2、PlateControlledCoolingProcessByLiW．eiSupervisor：ProfessorWangJunNortheasternUniVersi毋June2009独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：2必9．]．2学位论文版权使用授权书

3、本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年舀学位论文作者签名：签字日期：纠．，7．2导师签名：沙k签字日期：妒ji7、7毋东北大学硕士学位论文摘要中厚板轧后冷却过程有限元模型的研究与应用摘要控制冷却作为控制轧制控制冷却技术(TMcP)的重要组成部分，可以经

4、济、高效地改善钢板的微观组织和提高其力学等综合性能，而钢板的温度场模型是轧后冷却过程控制系统的基础与核心，直接决定着整个冷却过程的控制精度。特别是在中厚板生产中，研究温度场模型，对提高过程控制系统控制精度，执行严格冷却工艺制度，具有着重要的实际意义。本文以国内某中板厂轧后控制冷却系统为研究背景，利用有限元法对复杂边界问题的求解具有极大适用性和灵活性、计算精度高等特点，开发了中厚板轧后冷却过程的温度场有限元模型，并实现在线应用。研究的主要内容如下：(1)有限元法求解温度场的理论基础基于传热学基本原理，建立了中

5、厚板控制冷却数学模型。介绍了有限元法求解导热微分方程的理论基础，其中包括求解温度场的变分原理、Jacobi矩阵和高斯数值积分等相关理论知识，并推导了有限元法求解温度场的计算公式。(2)温度场有限元模型的开发按照控制冷却过程的工艺要求，研究了温度场求解过程中物性参数和边界条件的处理方法、有限单元网格划分原理和时问步长的确定方法等相关理论模型。在此基础上，利用有限元法求解温度场的数值计算方法，在VC++6．O软件环境下，丌发了温度场有限元模型。(3)温度场有限元模型的性能研究针对实际的生产情况，分别对空冷过程和

6、水冷过程进行有限元模型的优化。对不同的钢板厚度、单元网格划分方式、时间步长等条件下的温度场有限元模型进行训练。对上述不同条件下模型的响应时间和计算精度进行分析，确定了最优的单元网格和时问步长。(4)有限元模型的在线应用将本文中丌发的温度场有限元模型应用到某中板厂的轧后控制冷却控制系统中，现场应用结果表明，该温度场有限元模型具有较快的响应速度和较高的控制精度，能够满足中厚板轧后控制冷却工艺要求，具有较好的冷却效果。关键词：中厚板；控制冷却；温度场；数学模型；有限元法II东北大学硕士学位论文AbstractSt

7、udyandApplicationofFEMModelforPlateControlledCoolingProcessAbstractAsavitalconstituentofTMCP(thermomechanicalcontrolledprocessin曲，thetechn0109ycontrolledcoolingisane虢=ctiVefacilitytoimproVetheplate’scombinationpropeIrty，suchasmicmstructureandmechanicalprop

8、eny．Thetemperaturefield’smodel，whichisthecoreofplate’scontrolledcoolingsystemaRerr01ling，dete彻inesaccuracycontr01directly．Especiallyintheplate’sproduction，tostudythetemperaturefield’smodel，isuse如ltoimproVethe