權(quán)利要求書： 1.獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，其特征在于，包括：步驟1：采集帶鋼參數(shù)、軋制工藝參數(shù)以及SmartCrown軋機(jī)參數(shù)；

步驟2：根據(jù)步驟1采集的參數(shù)建立SmartCrown軋機(jī)和帶鋼的三維彈塑性有限元模型；

步驟3：制定針對不同板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的對照實(shí)驗(yàn)計劃，利用三維彈塑性有限元模型對帶鋼軋制過程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)；

步驟4：建立板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)計算模型；

步驟5：提取步驟3中各模擬實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定軋制階段帶鋼長度數(shù)據(jù)，根據(jù)調(diào)控功效系數(shù)計算模型，計算獲得各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線。

2.如權(quán)利要求1所述的獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，其特征在于，在步驟1中：所述帶鋼參數(shù)包括：帶鋼寬度、帶鋼厚度、帶鋼密度、帶鋼彈性模量、帶鋼屈服強(qiáng)度、帶鋼泊松比以及帶鋼切線模量；

所述軋制工藝參數(shù)包括：壓下率、摩擦系數(shù)、帶鋼前后張力、工作輥彎輥力、中間輥彎輥力、中間輥橫移量；

所述SmartCrown軋機(jī)參數(shù)包括：工作輥輥徑、工作輥輥身長度、工作輥密度、工作輥彈性模量、工作輥泊松比、中間輥輥徑、中間輥輥身長度、中間輥輥形曲線方程、中間輥密度、中間輥彈性模量、中間輥泊松比、支撐輥輥徑、支撐輥輥身長度、支撐輥密度、支撐輥彈性模量以及支撐輥泊松比。

3.如權(quán)利要求2所述的獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，其特征在于，所述SmartCrown軋機(jī)的中間輥為SmartCrown輥形，中間輥輥形曲線方程為正弦函數(shù)與線性函數(shù)的疊加，具體為：式中，RU(x)為中間輥的上輥形函數(shù)，RL(x)為中間輥的下輥形函數(shù)，x為中間輥橫向坐標(biāo)；R0為中間輥名義半徑，單位mm；為形狀角，單位degree；LREF為中間輥設(shè)計長度，單位mm；

c為中間輥的輥形偏移量，單位mm；A和B為中間輥的輥形系數(shù)。

4.如權(quán)利要求1所述的獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟2具體為：步驟2.1：進(jìn)行SmartCrown軋機(jī)和帶鋼有限元建模過程中的假設(shè)和簡化；

步驟2.2：利用ANSYS/LS?DYNA平臺進(jìn)行SmartCrown軋機(jī)和帶鋼的三維彈塑性有限元模型的建模工作；

步驟2.3：在三維彈塑性有限元模型中施加質(zhì)量阻尼系數(shù)，提高三維彈塑性有限元模型穩(wěn)定性，并進(jìn)行準(zhǔn)確度驗(yàn)證。

5.如權(quán)利要求4所述的獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟2.1具體為：步驟2.1.1：將軋機(jī)牌坊視作中間輥、支撐輥的限位體，把它設(shè)置為剛性體材料，支撐輥限位體起著限制壓下、軋制和軸向位移的作用，中間輥限位體僅限制軋制和軸向的位移；

步驟2.1.2：把SmartCrown軋機(jī)的中間輥、支撐輥和工作輥設(shè)置為各向同性線彈性材料，計算限制在線彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力不超過屈服極限，材料的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系服從廣義胡克定律；

步驟2.1.3：把帶鋼視作各向同性硬化材料，建模過程中把它設(shè)置為各向同性雙線性硬化材料，彈性變形時的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系亦服從廣義胡克定律，塑性變形階段遵循米塞斯屈服準(zhǔn)則和彈塑性增量理論。

6.如權(quán)利要求5所述的獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟2.2具體為：步驟2.2.1：在ANSYS操作界面中，定義單元類型時，選擇3DSOLID164八節(jié)點(diǎn)六面體單元進(jìn)行建模，定義材料屬性，基于步驟1采集的帶鋼參數(shù)、軋制工藝參數(shù)以及SmartCrown軋機(jī)參數(shù)獲取模擬計算的材料模型參數(shù)；

步驟2.2.2：在建模過程中，從主菜單中選取高次B樣條曲線繪制中間輥的輥形曲線，中間輥、工作輥、支撐輥、驅(qū)動軸、限位體的單元均設(shè)置為減縮積分模式，采用黏性沙漏控制，將帶鋼單元設(shè)置為全積分模式；

步驟2.2.3：帶鋼為矩形件，劃分網(wǎng)格時，帶鋼軋制方向、寬度方向、厚度方向的單元長度分別設(shè)為0.5mm、10mm、0.3mm；

步驟2.2.4：網(wǎng)格劃分完畢后，從主菜單中執(zhí)行創(chuàng)建PART指令，定義中間輥與支撐輥、中間輥與工作輥以及工作輥和帶鋼的接觸模式，并創(chuàng)建組件施加約束和初始條件，完成上述操作后從ANSYS導(dǎo)出模型的求解文件，提交求解器求解。

7.如權(quán)利要求4所述的獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟2.3具體為：步驟2.3.1：在三維彈塑性有限元模型中施加質(zhì)量阻尼系數(shù)，減小軋制力波動，使帶鋼軋制過程快速進(jìn)入穩(wěn)定軋制階段；

步驟2.3.2：利用已經(jīng)建立好的三維彈塑性有限元模型，輸入不同規(guī)格的帶鋼，進(jìn)行帶鋼軋制過程的模擬實(shí)驗(yàn)，提取模擬實(shí)驗(yàn)中帶鋼穩(wěn)定軋制階段的軋制力平均值，將軋制力平均值與Bland?Ford?Hill公式計算的軋制力理論值對比驗(yàn)證模型準(zhǔn)確度。

8.如權(quán)利要求1所述的獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟3具體為：步驟3.1：依托于現(xiàn)場工藝參數(shù)，制定針對于不同板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的對照實(shí)驗(yàn)計劃，板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：中間輥橫移、工作輥彎輥和中間輥彎輥；

步驟3.2：依據(jù)對照實(shí)驗(yàn)計劃，更改三維彈塑性有限元模型中的中間輥橫移量、工作輥彎輥力、中間輥彎輥力的取值，進(jìn)行模擬仿真。

9.如權(quán)利要求1所述的獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟4具體為：步驟4.1：建立以帶鋼寬度、長度、厚度為坐標(biāo)軸的三維坐標(biāo)系，以帶鋼的中心位置點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)；將帶鋼假設(shè)為連續(xù)離散化的縱向纖維條，α點(diǎn)設(shè)為距帶鋼中心寬向位置xα的離散化的縱向纖維條的離散點(diǎn)編號，設(shè)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)編號為i，其調(diào)節(jié)量為Δui；

步驟4.2：在第i種板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)量Δui的作用下xα處帶鋼軋制后縱向纖維條的相對長度差變化量ΔIα,i(xα)表示為：式中，L(xα)為選取的縱向纖維條的軋前長度，l(xα)為選取的縱向纖維條的軋后長度；

步驟4.3：板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)是對單個板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)板形控制效果的定量描述，通過帶鋼軋制后縱向纖維條的相對長度差變化量對調(diào)控功效系數(shù)進(jìn)行表示為：式中，Eα,i(xα)為板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)。

10.如權(quán)利要求1所述的獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，其特征在于，所述步驟5具體為：步驟5.1：提取步驟3中各模擬實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定軋制階段帶鋼長度數(shù)據(jù)，根據(jù)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)計算模型，計算獲得對應(yīng)的帶鋼軋制后縱向纖維條的相對長度差變化量；

步驟5.2：進(jìn)一步計算獲得各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線，各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線均呈倒型對稱分布。

說明書： 獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明屬于軋制過程自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法。背景技術(shù)[0002] 鋼鐵工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，其中，冷軋板帶表面美觀，加工性能好，廣受歡迎，它的生產(chǎn)產(chǎn)量和質(zhì)量水平無疑是至關(guān)重要的。在冷軋生產(chǎn)過程中，板形控制水平?jīng)Q定了板帶的質(zhì)量水平，現(xiàn)代帶鋼軋機(jī)配備了多種板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)，例如工作輥彎輥、中間輥彎輥、中間輥橫移等，由于板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)種類眾多，模式識別算法復(fù)雜，各個板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)對板形偏差的影響無法完全通過模式識別獲得調(diào)控效果，提高板形控制精度的前提是正確地理解和定量描述各種板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控性能，板形調(diào)控功效這一思想的提出使得定量描述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控性能成為可能，板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)定量地描述了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的單位變化量對帶鋼板形的影響程度，因此它成為衡量執(zhí)行機(jī)構(gòu)的板形調(diào)控效率的重要參數(shù)。一個板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)越大，表明其板形調(diào)控效率越高，單位變化量的板形控制能力越強(qiáng)。根據(jù)板形調(diào)控功效系數(shù)的定義，以及不同板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)投入時軋后帶鋼縱向纖維條長度差數(shù)據(jù)，可計算獲取中間輥橫移、工作輥彎輥、中間輥彎輥的調(diào)控功效系數(shù)曲線。[0003] 實(shí)際上，板形控制的實(shí)質(zhì)就是控制軋制過程中有載輥縫的形狀。軸向移位變凸度技術(shù)作為一種新興技術(shù)，對板形的控制效果也非常明顯，這種技術(shù)是帶有原始輥形的軋機(jī)，也就是將工作輥或者中間輥的輥身磨削成S形瓶狀結(jié)構(gòu)，上下工作輥或中間輥的輥形曲線方程相同，但上下軋輥在軋機(jī)上相互倒置反向180°布置。通過上下輥沿軸向反方向的對稱移動，得到連續(xù)變化的輥縫形狀，其效果相當(dāng)于配置了一系列帶有不同凸度的軋輥，SmartCrown便屬于該技術(shù)之一。[0004] 在SmartCrown軋機(jī)中，各板形調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對帶鋼板形的影響很復(fù)雜，并且互相影響，很難精確地求解各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)，在實(shí)際軋制過程中，調(diào)控功效系數(shù)還受許多軋制參數(shù)的影響，因而通過現(xiàn)場軋制實(shí)驗(yàn)獲取調(diào)控功效系數(shù)的方法并不能滿足實(shí)際生產(chǎn)中板形控制的要求，且操作困難，容易引起現(xiàn)場事故。[0005] 針對冷軋生產(chǎn)過程中存在的板形調(diào)控功效分析問題，國內(nèi)研究人員進(jìn)行了許多相關(guān)的研究。[0006] 公開號為CN103394522A的中國發(fā)明專利“一種冷軋帶鋼板形控制功效系數(shù)的現(xiàn)場測試方法”發(fā)明了一種冷軋帶鋼板形控制功效系數(shù)的現(xiàn)場測試方法，在軋機(jī)調(diào)試初期通過對相同的規(guī)格的帶鋼根據(jù)不同的工況進(jìn)行精細(xì)分類，有規(guī)律的單獨(dú)調(diào)整各個板形控制機(jī)構(gòu)的動作量,現(xiàn)場采集不同動作量作用下出口板形的改變量數(shù)據(jù)，繼而合理利用這些過程數(shù)據(jù)進(jìn)行控制功效系數(shù)的計算，得到更高精度的冷軋機(jī)板形控制功效系數(shù)。公開號為CN110773573A的中國發(fā)明專利“一種板形調(diào)控功效系數(shù)實(shí)測數(shù)據(jù)處理方法”發(fā)明了一種板形調(diào)控功效系數(shù)實(shí)測數(shù)據(jù)處理方法，使用變加權(quán)計算方法來對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而獲得準(zhǔn)確的板形調(diào)控功效系數(shù)，使板形調(diào)控功效系數(shù)更接近實(shí)際情況，可以提高板形自動控制系統(tǒng)的控制能力。中國博士論文“帶材軋制過程數(shù)值模擬與板形控制理論模型研究”（東北大學(xué)，2019）采用運(yùn)動學(xué)方法對考慮寬展變形影響的板形解析數(shù)學(xué)模型進(jìn)行推導(dǎo)，研究了板形缺陷產(chǎn)生的機(jī)理；基于彈塑性有限元法，建立了不同類型板帶軋機(jī)的三維高精度數(shù)值仿真模型進(jìn)行研究分析；采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法建立了板形與工藝參數(shù)之間的多元回歸模型，獲取了板形調(diào)控功效。中國期刊文章“UC軋機(jī)板形控制機(jī)構(gòu)功效函數(shù)的影響因素”（南方金屬，2018，（01））利用建立的基于功效函數(shù)的冷軋機(jī)板形閉環(huán)控制模型，對六輥UC軋機(jī)板形控制手段的功效函數(shù)進(jìn)行了分析和研究，通過對不同工況下功效函數(shù)的計算和分析，得出了各類外部因素與功效函數(shù)之間的影響關(guān)系。[0007] 上述研究所存在不足主要有兩個方面：（1）對于板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)單位變化量對帶鋼板形影響程度的定量描述不夠精確，手段不夠多樣化；（2）未能實(shí)現(xiàn)對不同板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的優(yōu)化組合，需進(jìn)一步分析，優(yōu)化對板形的控制效果。發(fā)明內(nèi)容[0008] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，通過有限元分析軟件ANSYS建立SmartCrown軋機(jī)和帶鋼的三維彈塑性有限元模型，依托于現(xiàn)場軋制工藝參數(shù)，制定合理的針對于不同板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的對照實(shí)驗(yàn)計劃進(jìn)行模擬仿真，計算獲取不同板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)對應(yīng)的調(diào)控功效系數(shù)，從而結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)，可針對不同的生產(chǎn)線進(jìn)行板形控制研究，成本低、可操作性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的適用性。[0009] 本發(fā)明提供一種獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，包括：步驟1：采集帶鋼參數(shù)、軋制工藝參數(shù)以及SmartCrown軋機(jī)參數(shù)；

步驟2：根據(jù)步驟1采集的參數(shù)建立SmartCrown軋機(jī)和帶鋼的三維彈塑性有限元模型；

步驟3：制定針對不同板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的對照實(shí)驗(yàn)計劃，利用三維彈塑性有限元模型對帶鋼軋制過程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)；

步驟4：建立板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)計算模型；

步驟5：提取步驟3中各模擬實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定軋制階段帶鋼長度數(shù)據(jù)，根據(jù)調(diào)控功效系數(shù)計算模型，計算獲得各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線。

[0010] 進(jìn)一步的，在步驟1中：所述帶鋼參數(shù)包括：帶鋼寬度、帶鋼厚度、帶鋼密度、帶鋼彈性模量、帶鋼屈服強(qiáng)度、帶鋼泊松比以及帶鋼切線模量；

所述軋制工藝參數(shù)包括：壓下率、摩擦系數(shù)、帶鋼前后張力、工作輥彎輥力、中間輥彎輥力、中間輥橫移量；

所述SmartCrown軋機(jī)參數(shù)包括：工作輥輥徑、工作輥輥身長度、工作輥密度、工作輥彈性模量、工作輥泊松比、中間輥輥徑、中間輥輥身長度、中間輥輥形曲線方程、中間輥密度、中間輥彈性模量、中間輥泊松比、支撐輥輥徑、支撐輥輥身長度、支撐輥密度、支撐輥彈性模量以及支撐輥泊松比。

[0011] 進(jìn)一步的，所述SmartCrown軋機(jī)的中間輥為SmartCrown輥形，中間輥輥形曲線方程為正弦函數(shù)與線性函數(shù)的疊加，具體為：式中，RU(x)為中間輥的上輥形函數(shù)，RL(x)為中間輥的下輥形函數(shù)，x為中間輥橫向坐標(biāo)；R0為中間輥名義半徑，單位mm；為形狀角，單位degree；LREF為中間輥設(shè)計長度，單位mm；c為中間輥的輥形偏移量，單位mm；A和B為中間輥的輥形系數(shù)。

[0012] 進(jìn)一步的，所述步驟2具體為：步驟2.1：進(jìn)行SmartCrown軋機(jī)和帶鋼有限元建模過程中的假設(shè)和簡化；

步驟2.2：利用ANSYS/LS?DYNA平臺進(jìn)行SmartCrown軋機(jī)和帶鋼的三維彈塑性有限元模型的建模工作；

步驟2.3：在三維彈塑性有限元模型中施加質(zhì)量阻尼系數(shù)，提高三維彈塑性有限元模型穩(wěn)定性，并進(jìn)行準(zhǔn)確度驗(yàn)證。

[0013] 進(jìn)一步的，所述步驟2.1具體為：步驟2.1.1：將軋機(jī)牌坊視作中間輥、支撐輥的限位體，把它設(shè)置為剛性體材料，支撐輥限位體起著限制壓下、軋制和軸向位移的作用，中間輥限位體僅限制軋制和軸向的位移；

步驟2.1.2：把SmartCrown軋機(jī)的中間輥、支撐輥和工作輥設(shè)置為各向同性線彈性材料，計算限制在線彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力不超過屈服極限，材料的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系服從廣義胡克定律；

步驟2.1.3：把帶鋼視作各向同性硬化材料，建模過程中把它設(shè)置為各向同性雙線性硬化材料，彈性變形時的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系亦服從廣義胡克定律，塑性變形階段遵循米塞斯屈服準(zhǔn)則和彈塑性增量理論。

[0014] 進(jìn)一步的，所述步驟2.2具體為：步驟2.2.1：在ANSYS操作界面中，定義單元類型時，選擇3DSOLID164八節(jié)點(diǎn)六面體單元進(jìn)行建模，定義材料屬性，基于步驟1采集的帶鋼參數(shù)、軋制工藝參數(shù)以及SmartCrown軋機(jī)參數(shù)獲取模擬計算的材料模型參數(shù)；

步驟2.2.2：在建模過程中，從主菜單中選取高次B樣條曲線繪制中間輥的輥形曲線，中間輥、工作輥、支撐輥、驅(qū)動軸、限位體的單元均設(shè)置為減縮積分模式，采用黏性沙漏控制，將帶鋼單元設(shè)置為全積分模式；

步驟2.2.3：帶鋼為矩形件，劃分網(wǎng)格時，帶鋼軋制方向、寬度方向、厚度方向的單元長度分別設(shè)為0.5mm、10mm、0.3mm；

步驟2.2.4：網(wǎng)格劃分完畢后，從主菜單中執(zhí)行創(chuàng)建PART指令，定義中間輥與支撐輥、中間輥與工作輥以及工作輥和帶鋼的接觸模式，并創(chuàng)建組件施加約束和初始條件，完成上述操作后從ANSYS導(dǎo)出模型的求解文件，提交求解器求解。

[0015] 進(jìn)一步的，所述步驟2.3具體為：步驟2.3.1：在三維彈塑性有限元模型中施加質(zhì)量阻尼系數(shù)，減小軋制力波動，使帶鋼軋制過程快速進(jìn)入穩(wěn)定軋制階段；

步驟2.3.2：利用已經(jīng)建立好的三維彈塑性有限元模型，輸入不同規(guī)格的帶鋼，進(jìn)行帶鋼軋制過程的模擬實(shí)驗(yàn)，提取模擬實(shí)驗(yàn)中帶鋼穩(wěn)定軋制階段的軋制力平均值，將軋制力平均值與Bland?Ford?Hill公式計算的軋制力理論值對比驗(yàn)證模型準(zhǔn)確度。

[0016] 進(jìn)一步的，所述步驟3具體為：步驟3.1：依托于現(xiàn)場工藝參數(shù)，制定針對于不同板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的對照實(shí)驗(yàn)計劃，板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：中間輥橫移、工作輥彎輥和中間輥彎輥；

步驟3.2：依據(jù)對照實(shí)驗(yàn)計劃，更改三維彈塑性有限元模型中的中間輥橫移量、工作輥彎輥力、中間輥彎輥力的取值，進(jìn)行模擬仿真。

[0017] 進(jìn)一步的，所述步驟4具體為：步驟4.1：建立以帶鋼寬度、長度、厚度為坐標(biāo)軸的三維坐標(biāo)系，以帶鋼的中心位置點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)；將帶鋼假設(shè)為連續(xù)離散化的縱向纖維條，α點(diǎn)設(shè)為距帶鋼中心寬向位置xα的離散化的縱向纖維條的離散點(diǎn)編號，設(shè)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)編號為i，其調(diào)節(jié)量為Δui；

步驟4.2：在第i種板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)量Δui的作用下xα處帶鋼軋制后縱向纖維條的相對長度差變化量ΔIα,i(xα)表示為：

式中，L(xα)為選取的縱向纖維條的軋前長度，l(xα)為選取的縱向纖維條的軋后長度；

步驟4.3：板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)是對單個板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)板形控制效果的定量描述，通過帶鋼軋制后縱向纖維條的相對長度差變化量對調(diào)控功效系數(shù)進(jìn)行表示為：

式中，Eα,i(xα)為板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)。

[0018] 進(jìn)一步的，所述步驟5具體為：步驟5.1：提取步驟3中各模擬實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定軋制階段帶鋼長度數(shù)據(jù)，根據(jù)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)計算模型，計算獲得對應(yīng)的帶鋼軋制后縱向纖維條的相對長度差變化量；

步驟5.2：進(jìn)一步計算獲得各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線，各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線均呈倒型對稱分布。

[0019] 本發(fā)明的一種獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，利用有限元仿真軟件建立SmartCrown軋機(jī)和帶鋼的三維彈塑性有限元模型，依托于現(xiàn)場工藝參數(shù)制定合理的針對于不同板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的對照實(shí)驗(yàn)計劃，更改三維彈塑性有限元模型中相應(yīng)的中間輥橫移量、工作輥彎輥力、中間輥彎輥力的取值，進(jìn)行模擬仿真，提取模擬實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定軋制階段帶鋼長度數(shù)據(jù)根據(jù)板形調(diào)控功效系數(shù)計算模型獲取調(diào)控功效系數(shù)曲線。本發(fā)明方法成本低、可操作性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的適用性，為提高帶材的板形質(zhì)量提供幫助，可進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。附圖說明[0020] 圖1是本發(fā)明的一種獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法的流程圖；圖2是SmartCrown輥形曲線；

圖3是中間輥橫移對軋制后帶鋼縱向纖維條的相對長度差的影響；

圖4是工作輥彎輥對軋制后帶鋼縱向纖維條的相對長度差的影響；

圖5是中間輥彎輥對軋制后帶鋼縱向纖維條的相對長度差的影響；

圖6是中間輥橫移的調(diào)控功效系數(shù)曲線；

圖7是工作輥彎輥的調(diào)控功效系數(shù)曲線；

圖8是中間輥彎輥的調(diào)控功效系數(shù)曲線。

具體實(shí)施方式[0021] 本實(shí)施例中以某廠的1740mmSmartCrown六輥冷連軋機(jī)組為例，對其進(jìn)行數(shù)值模擬研究分析，軋機(jī)工作輥為平輥，中間輥為SmartCrown輥形。[0022] 如圖1所示，本發(fā)明一種獲取SmartCrown軋機(jī)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)控功效系數(shù)的方法，包括：步驟1：采集帶鋼參數(shù)、軋制工藝參數(shù)以及SmartCrown軋機(jī)參數(shù)，所述步驟1中：

所述帶鋼參數(shù)包括：帶鋼寬度、帶鋼厚度、帶鋼密度、帶鋼彈性模量、帶鋼屈服強(qiáng)度、帶鋼泊松比以及帶鋼切線模量；

所述軋制工藝參數(shù)包括：壓下率、摩擦系數(shù)、帶鋼前后張力、工作輥彎輥力、中間輥彎輥力、中間輥橫移量；

所述SmartCrown軋機(jī)參數(shù)包括：工作輥輥徑、工作輥輥身長度、工作輥密度、工作輥彈性模量、工作輥泊松比、中間輥輥徑、中間輥輥身長度、中間輥輥形曲線方程、中間輥密度、中間輥彈性模量、中間輥泊松比、支撐輥輥徑、支撐輥輥身長度、支撐輥密度、支撐輥彈性模量以及支撐輥泊松比。本實(shí)施例中，獲取的帶鋼參數(shù)如表1所示。獲取的軋制工藝參數(shù)如表2所示。獲取的SmartCrown軋機(jī)參數(shù)如表3所示。

[0023] 具體實(shí)施時，從冷軋產(chǎn)線上的一級和二級系統(tǒng)獲取所有帶鋼參數(shù)、所有軋制工藝參數(shù)和SmartCrown軋機(jī)參數(shù)。一級系統(tǒng)是設(shè)備級控制系統(tǒng)，二級系統(tǒng)是過程優(yōu)化控制系統(tǒng)。[0024] 表1帶鋼參數(shù)表2軋制工藝參數(shù)

表3SmartCrown軋機(jī)參數(shù)

本實(shí)施例中，所述SmartCrown軋機(jī)的中間輥為SmartCrown輥形，中間輥輥形曲線方程為正弦函數(shù)與線性函數(shù)的疊加。

[0025] 如圖2所示，將中間輥的上輥和中間輥的下輥放置在平面直角坐標(biāo)系中，它們的輥形曲線函數(shù)分別為：式中，RU(x)為中間輥的上輥形函數(shù)，RL(x)為中間輥的下輥形函數(shù)，x為中間輥橫向坐標(biāo)；R0為中間輥名義半徑，單位mm；為形狀角，單位degree；LREF為中間輥設(shè)計長度，單位mm；c為中間輥的輥形偏移量，單位mm；A和B為中間輥的輥形系數(shù)。本實(shí)例中中間輥輥形曲線的各項參數(shù)如表4所示。

[0026] 表4中間輥SmartCrown輥形曲線參數(shù)步驟2：根據(jù)步驟1采集的參數(shù)建立SmartCrown軋機(jī)和帶鋼的三維彈塑性有限元模型，所述步驟2具體為：

步驟2.1：進(jìn)行SmartCrown軋機(jī)和帶鋼有限元建模過程中的假設(shè)和簡化，所述步驟

2.1具體為：

步驟2.1.1：將軋機(jī)牌坊視作中間輥、支撐輥的限位體，把它設(shè)置為剛性體材料，支撐輥限位體起著限制壓下、軋制和軸向位移的作用，中間輥限位體僅限制軋制和軸向的位移；

其中，軋機(jī)牌坊又稱為機(jī)架，用來安裝軋輥軸承座與軋輥調(diào)整裝置，需有足夠的強(qiáng)度和鋼度承受軋制力。冷軋生產(chǎn)線中軋機(jī)牌坊起著限制中間輥、支撐輥位移的作用，因此將軋機(jī)牌坊視作中間輥、支撐輥的限位體。

[0027] 步驟2.1.2：把SmartCrown軋機(jī)的中間輥、支撐輥和工作輥設(shè)置為各向同性線彈性材料，計算限制在線彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力不超過屈服極限，材料的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系服從廣義胡克定律；步驟2.1.3：把帶鋼視作各向同性硬化材料，建模過程中把它設(shè)置為各向同性雙線性硬化材料，彈性變形時的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系亦服從廣義胡克定律，塑性變形階段遵循米塞斯屈服準(zhǔn)則和P彈塑性增量理論。

[0028] 步驟2.2：利用ANSYS/LS?DYNA平臺進(jìn)行SmartCrown軋機(jī)和帶鋼的三維彈塑性有限元模型的建模工作，使用ANSYS中的APDL語言編寫SmartCrown軋機(jī)和帶鋼的有限元仿真程序，進(jìn)而寫成宏文件，通過將執(zhí)行有限元建模與分析的腳本語言集成為宏命令，實(shí)現(xiàn)該過程的快速參數(shù)化建模，所述步驟2.2具體為：步驟2.2.1：在ANSYS操作界面中，定義單元類型時，選擇3DSOLID164八節(jié)點(diǎn)六面體單元進(jìn)行建模，定義材料屬性，基于步驟1采集的帶鋼參數(shù)、軋制工藝參數(shù)以及SmartCrown軋機(jī)參數(shù)獲取模擬計算的材料模型參數(shù)；

步驟2.2.2：在建模過程中，從主菜單中選取高次B樣條曲線以精確繪制中間輥的輥形曲線，中間輥、工作輥、支撐輥、驅(qū)動軸、限位體的單元均設(shè)置為減縮積分模式，采用黏性沙漏控制從而提高計算效率、增強(qiáng)模型魯棒性，由于帶鋼在軋制時會發(fā)生大規(guī)模不可逆塑性變形，將帶鋼單元設(shè)置為全積分模式；

步驟2.2.3：帶鋼為矩形件，它的長度、厚度、寬度分別為500mm、3.6mm、1400mm；劃分網(wǎng)格時，帶鋼軋制方向、寬度方向、厚度方向的單元長度分別設(shè)為0.5mm、10mm、0.3mm；另外，在變形時大應(yīng)力梯度的區(qū)域采取網(wǎng)格細(xì)化的策略，可以有效提高模型精度，降低計算誤差、防止接觸初始穿透；

步驟2.2.4：網(wǎng)格劃分完畢后，從主菜單中執(zhí)行創(chuàng)建PART指令，定義中間輥與支撐輥、中間輥與工作輥以及工作輥和帶鋼的接觸模式，并創(chuàng)建組件施加約束和初始條件，采取質(zhì)量縮放的策略來控制最小時間步長可以有效提高計算效率，縮短計算時間，在這個過程?7

中，整體質(zhì)量縮放因子取值為10，質(zhì)量縮放臨界時間步長取值為7.8×10 ，采取質(zhì)量縮放增加的模型虛擬質(zhì)量不超過整體模型質(zhì)量的0.5%，完成上述操作后從ANSYS導(dǎo)出模型的求解文件，提交求解器求解。本實(shí)施例中，模擬計算的材料模型參數(shù)如表5所示。

[0029] 表5模擬計算的材料模型步驟2.3：在三維彈塑性有限元模型中施加質(zhì)量阻尼系數(shù)，提高三維彈塑性有限元模型穩(wěn)定性，并進(jìn)行準(zhǔn)確度驗(yàn)證，所述步驟2.3具體為：

步驟2.3.1：在三維彈塑性有限元模型中施加質(zhì)量阻尼系數(shù)，減小軋制力波動，使帶鋼軋制過程快速進(jìn)入穩(wěn)定軋制階段；

步驟2.3.2：利用已經(jīng)建立好的三維彈塑性有限元模型，輸入不同規(guī)格的帶鋼，進(jìn)行帶鋼軋制過程的模擬實(shí)驗(yàn)，提取模擬實(shí)驗(yàn)中帶鋼穩(wěn)定軋制階段的軋制力平均值，將軋制力平均值與Bland?Ford?Hill公式計算的軋制力理論值對比驗(yàn)證模型準(zhǔn)確度。

[0030] 在這個過程中，根據(jù)軋制工藝條件，輸入多組不同規(guī)格的帶鋼進(jìn)行模擬驗(yàn)證試驗(yàn)，如表6所示，鋼種為SPCC鋼，長度均為500mm，來料厚度和帶鋼寬度設(shè)置不同的值，軋制力驗(yàn)證結(jié)果如表6所示。分析可知，軋制力有限元值和理論值相對誤差的絕對值低于5%，軋制力有限元值與理論值的誤差很小。因此可以得出結(jié)論，使用該SmartCrown軋機(jī)和帶鋼的三維彈塑性有限元模型獲取各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)是可靠的。[0031] 表6不同帶鋼的軋制力驗(yàn)證對比步驟3：制定針對不同板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的對照實(shí)驗(yàn)計劃，利用三維彈塑性有限元模型對帶鋼軋制過程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，所述步驟3具體為：

步驟3.1：依托于現(xiàn)場工藝參數(shù)，制定針對于不同板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的對照實(shí)驗(yàn)計劃，板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括：中間輥橫移、工作輥彎輥和中間輥彎輥；

步驟3.2：依據(jù)對照實(shí)驗(yàn)計劃，更改三維彈塑性有限元模型中的中間輥橫移量、工作輥彎輥力、中間輥彎輥力取值，進(jìn)行模擬仿真。

[0032] 根據(jù)步驟3.1，依托于現(xiàn)場工藝參數(shù)，制定好模擬實(shí)驗(yàn)計劃如表7、表8、表9所示：表7中間輥橫移對照實(shí)驗(yàn)計劃表

表8工作輥彎輥對照實(shí)驗(yàn)計劃表

表9中間輥彎輥對照實(shí)驗(yàn)計劃表

步驟4：建立板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)計算模型，所述步驟4具體為：

步驟4.1：建立以帶鋼寬度、長度、厚度為坐標(biāo)軸的三維坐標(biāo)系，以帶鋼的中心位置點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)；將帶鋼假設(shè)為連續(xù)離散化的縱向纖維條，α點(diǎn)設(shè)為距帶鋼中心寬向位置xα的離散化的縱向纖維條的離散點(diǎn)編號，設(shè)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)編號為i，其調(diào)節(jié)量為Δui；

步驟4.2：在第i種板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)量Δui的作用下xα處帶鋼軋制后縱向纖維條的相對長度差變化量ΔIα,i(xα)表示為：

式中，L(xα)為選取的縱向纖維條的軋前長度，l(xα)為選取的縱向纖維條的軋后長度；

步驟4.3：板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)是對單個板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)板形控制效果的定量描述，通過帶鋼軋制后縱向纖維條的相對長度差變化量對調(diào)控功效系數(shù)進(jìn)行表示為：

式中，Eα,i(xα)為板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)。

[0033] 步驟5：提取步驟3中各模擬實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定軋制階段帶鋼長度數(shù)據(jù)，根據(jù)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)計算模型，計算獲得各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線，所述步驟5具體為：步驟5.1：提取步驟3中各模擬實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定軋制階段帶鋼長度數(shù)據(jù)，根據(jù)板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)計算模型，計算獲得對應(yīng)的帶鋼軋制后縱向纖維條的相對長度差變化量，各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)對軋制后縱向纖維條的相對長度差的影響如圖3?圖5所示。

[0034] 圖3是中間輥橫移對軋制后帶鋼縱向纖維條的相對長度差的影響；圖4是工作輥彎輥對軋制后帶鋼縱向纖維條的相對長度差的影響；圖5是中間輥彎輥對軋制后帶鋼縱向纖維條的相對長度差的影響。[0035] 步驟5.2：進(jìn)一步計算獲得各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線，如圖6?8所示。[0036] 圖6是中間輥橫移的調(diào)控功效系數(shù)曲線；圖7是工作輥彎輥的調(diào)控功效系數(shù)曲線；圖8是中間輥彎輥的調(diào)控功效系數(shù)曲線。分析可知各板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)控功效系數(shù)曲線均呈倒型對稱分布。板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的施加會使得帶鋼中部的板形值增大，使帶鋼邊部的板形值降低；曲線斜率越大，中部與邊部的板形值差值越大，則說明板形執(zhí)行機(jī)構(gòu)的板形調(diào)控效率越高；板形調(diào)控效率排序?yàn)椋褐虚g輥橫移大于工作輥彎輥，工作輥彎輥大于中間輥彎輥。

[0037] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明的思想，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。