本发明专利技术属于智能制造技术领域，公开了一种超高强板带矫直机辊系组元优化方法及系统，包括：S1.建立辊系变形计算模型；S2.进行辊系结构动力学仿真分析；S3.建立热力耦合的动力学有限元模型；S4.建立辊系多关系复合级联网络演化模型；S5.确定最佳的辊系结构参数组合。本发明专利技术从局部到全局，从单一因素到复合因素，全面深入地分析超强板带矫直机辊子的刚度和相互作用之间的影响。本发明专利技术通过优化辊系结构参数组合，提高辊系的刚度，减小辊系的弯曲变形，从而确保超高强板带多辊矫直机的稳健运行。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能制造，尤其涉及一种超高强板带矫直机辊系组元优化方法及系统。
技术介绍
1、超高强板带是一种高强度、高硬度的板带材料，随着超高强板带在工业领域的广泛应用，其矫直过程对于板带的最终质量至关重要。辊系作为矫直机的核心组成部分，其设计和优化对提高矫直机的性能和稳定性有很大的影响。因此，超高强板带的矫直对辊系的设计和优化提出了更高的要求。
2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：传统的辊系设计方法往往注重单一元件的性能，而忽略了整体系统的优化，导致矫直效果不佳、能耗高、易磨损等问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种超高强板带矫直机辊系组元优化方法及系统。
2、本专利技术是这样实现的，一种超高强板带矫直机辊系组元优化方法，包括：
3、s1.建立辊系变形计算模型；
4、s2.进行辊系结构动力学仿真分析；
5、s3.建立热力耦合的动力学有限元模型；
6、s4.建立辊系多关系复合级联网络演化模型；
7、s5.确定最佳的辊系结构参数组合。
8、进一步，建立辊系变形计算模型包括：
9、s11.收集关于辊载的拉矫工艺的数值计算结果；
10、s12.基于卡斯奇里杨诺定理，在考虑切应力作用、忽略板带和辊系之间的弹性压扁的情况下，建立辊系变形的解析方程，描述了辊系的弯曲变形与载荷之间的关系；
11、卡斯奇里杨诺定理的公式为：</p>12、
13、其中v是挠度，fn是作用在其上的力，m是集中力距中性轴的距离，l是跨度；
14、s13.根据所建立的解析方程，使用数值方法求解，得到工作辊、中间辊和支撑辊在给定载荷下的扰度，并分析不同辊子互相作用之间的扰度变化关系。
15、进一步，结构动力学仿真分析步骤如下：
16、s21.根据实际情况，对多辊矫直设备的辊系模型进行简化，忽略对整体性能影响较小的细节，保留主要的几何特征和约束条件；
17、s22.根据辊系的几何形状、连接方式和工作原理，使用限元分析软件创建多辊矫直设备的辊系模型；
18、s23.对辊系模型进行网格划分，将连续的模型离散化为有限个网格单元；选择合适的网格大小和类型，确保能够准确模拟辊系的变形和应力分布；
19、s24.根据虚功原理，确定网格单元的刚度；通过计算单元在载荷作用下的变形量，可以得到单元的刚度矩阵，刚度矩阵描述了网格单元抵抗变形的能力；
20、虚功原理公式：
21、
22、其中，表示虚功，表示虚力，表示虚位移，而0表示平衡状态；
23、s25.根据矫直工艺的要求和辊系的实际工作状态，在相应的网格单元上施加辊子载荷；
24、s26.对建立的辊系模型进行动力学仿真分析，模拟在不同情况下辊系的动态响应和应力分布；
25、s27.分析辊系直径比、辊系孔径比对工作辊、中间辊、支撑辊上载荷分布及弯曲变形程度的影响规律，同时注意辊子之间如何传递载荷以及不同相互作用强度下辊子的弯曲变形量。
26、进一步，建立热力耦合的动力学有限元模型具体步骤如下：
27、s31.采用间接耦合法处理热应力的非高度非线性耦合，先单独分析热传递，然后再将得到的温度场作为载荷施加到动力学模型中，以考虑热应力对结构的影响；
28、s32.分析轴承在转动过程中由于摩擦产生的热量，基于轴承摩擦生热的分析结果，模拟不同情况下的热力耦合行为，分析轴承摩擦生热对轴端变形抗力的影响规律；
29、s33.建立辊系轴端刚度受轴承热影响的响应曲面模型。描述温度变化如何影响轴端的刚度，从而影响整个辊系的性能。
30、进一步，建立辊系多关系复合级联网络演化模型具体步骤如下：
31、s4基于上述的热力耦合动力学模型，结合辊系组件的结构特点，使用耦合映像格子模型，将系统抽象为一个格子模型，其中每个节点代表一个辊子，引入载荷并观察其在节点之间的传递过程，通过耦合映像，分析各个节点之间的相互作用和弯曲变形传递关系，建立复合级联网络演化模型；
32、耦合映像格子公式为：
33、
34、xn+1(i)表示时刻n+1辊子i的状态，f(xn(i))表示辊系部件i的刚度变化规律函数，表示辊子i与其它辊子的载荷作用；εij是耦合强度，g(xn(j))和g(xn(i))表示两个不同辊子的刚度性能变化函数。
35、进一步，确定最佳的辊系结构参数组合具体步骤如下：
36、s51.基于辊系直径比、辊系孔径比对工作辊、中间辊、支撑辊上载荷分布及弯曲变形程度的影响规律及辊系轴端刚度受轴承热影响的响应曲面模型，结合载荷多关系复合级联网络演化模型进行结构参数的初步优化；
37、s52.根据超高强板带多辊矫直的生产需求和设备的承载约束，确定最佳的辊系结构参数组合。
38、本专利技术的另一目的在于提供一种实现所述超高强板带矫直机辊系组元优化方法的超高强板带矫直机辊系组元优化系统，包括：
39、变形计算模型建立模块，用于建立辊系变形计算模型；
40、动力学仿真分析模块，用于进行辊系结构动力学仿真分析；
41、有限元模型建立模块，用于建立热力耦合的动力学有限元模型；
42、网络演化模型建立模块，用于建立辊系多关系复合级联网络演化模型；
43、参数组合获得模块，用于确定最佳的辊系结构参数组合。
44、本专利技术的另一目的在于提供一种计算机设备，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法的步骤。
45、本专利技术的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法的步骤。
46、本专利技术的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，信息数据处理终端用于实现所述的超高强板带矫直机辊系组元优化系统。
47、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
48、第一，本专利技术从局部到全局，从单一因素到复合因素，全面深入地分析超强板带矫直机辊子的刚度和相互作用之间的影响。
49、本专利技术通过优化辊系结构参数组合，提高辊系的刚度，减小辊系的弯曲变形，从而确保超高强板带多辊矫直机的稳健运行。
50、本专利技术通过建立辊系变形计算模型和进行结构动力学仿真分析，可以更准确地预测辊子在工作时的变形情况，有助于优化辊系结构，提高矫直效率和板形质量。结合热力耦合的动力学有限元模型，考虑了热应力对辊系性能的影响，使得优化方案更加全面，能够应对实际工作条件下的复杂情况。通过建立辊系多关系复合级联网络本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，建立辊系变形计算模型包括：
3.如权利要求1所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，结构动力学仿真分析步骤如下：
4.如权利要求1所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，建立热力耦合的动力学有限元模型具体步骤如下：
5.如权利要求1所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，建立辊系多关系复合级联网络演化模型具体步骤如下：
6.如权利要求1所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，确定最佳的辊系结构参数组合具体步骤如下：
7.一种实现如权利要求1～6任意一项所述超高强板带矫直机辊系组元优化方法的超高强板带矫直机辊系组元优化系统，其特征在于，包括：
8.一种计算机设备，计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如权利要求1～6任意一项所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行如权利要求1～6任意一项所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法的步骤。
10.一种信息数据处理终端，信息数据处理终端用于实现如权利要求7所述的超高强板带矫直机辊系组元优化系统。
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【技术特征摘要】
1.一种超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，建立辊系变形计算模型包括：
3.如权利要求1所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，结构动力学仿真分析步骤如下：
4.如权利要求1所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，建立热力耦合的动力学有限元模型具体步骤如下：
5.如权利要求1所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，建立辊系多关系复合级联网络演化模型具体步骤如下：
6.如权利要求1所述的超高强板带矫直机辊系组元优化方法，其特征在于，确定最佳的辊系结构参数组合...
【专利技术属性】
技术研发人员：张泽琳，龙浩然，夏绪辉，王蕾，曹建华，李文喜，刘翔，郭钰瑶，陈宝通，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：
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