Deform中厚板轧后冷却过程温度场的有限元模拟(4)
隐式静力算法，该法是以迭代算法求解微分方程，优点是可以较准确地预测弹复变形和残余应力。静态隐式方法相对简单，对于一些简单的压缩基本工序，容易得到可靠结果，但其计算时间长，接触问题的处理经常引起计算的发散，特别是求解三文问题时这些问题很难解决，因此对许多复杂工艺问题难以进行模拟计算。
动态显式算法，该法以差分积分方法求解微分方程，在离散方法和单元类型的选择、材料本构关系的确定、应力应变的计算、硬化方式的处理等方面与静态隐式有限元法相似。动态显式有限元法采用中心差分法进行显式时间积分，因此程序在求解时不需要形成刚度矩阵；其计算步长取决于整个变形体网格单元中最小单元的边长或对角线长度，网格划分时要尽量均匀，并避免过小的网格出现。
1.3.3 发展现状及应用
近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造、材料加工、航空航天、汽车、土木建筑、电子电器，国防军工，船舶，铁道，石化，能源，科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃[8]。
国际上早在60年代初就开始投入大量的人力和物力开发有限元分析程序，但真正的CAE软件是诞生于70年代初期，而近15年，CAE开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，对软件的功能 性能，用户界面和前、后处理能力，都进行了大幅度的改进与扩充。这就使得目前市场上知名的CAE软件，在功能、性能、易用性、可靠性以及对运行环境的适应性方面，基本上满足了用户的当前需求，从而帮助用户解决了成千上万的工程实际问题，同时也为科学技术的发展和工程应用做出了不可磨灭的贡献。
同时，有限元模拟技术在板带轧制方面的应用也是日益广泛，不仅能揭示轧制过程中工件内的应力、应变、温度分布规律和几何形状的变化，而且能模拟辊系变形，进而达到控制板形的目的。其中，运用有限元模拟软件完成的几个板带轧制过程温度场有限元模拟及影响因素分析实例有：
张鹏等采用弹塑性大变形热力耦合有限元法研究了钢板的热轧过程，侧重计算轧件厚度方向温度分布，并分析了接触热传导系数、轧件热物性参数(有导热系数、比热、密度)对计算结果的影响，最后计算结果与实验比较之后相吻合。
周文海等采用弹塑性大变形热力耦合有限元法研究了板带热轧过程。应用有限元软件MARC的二次开发技术建立了板带轧制模型，重点分析了轧制过程和变形区中轧件的温度分布和温度变化过程，计算结果与实验比较吻合。
赵永忠利用ANSYS大型有限元分析软件对中厚板轧后控冷过程进行了有限元模拟，得到了钢板在水冷条件下的温降曲线及瞬态温度场分布，为制定合理的控冷工艺提供了有力的指导作用。鞍钢厚板厂现场试验结果表明，轧后控冷可以显著提高钢板的强度和韧性。
1.4 选题的目的和意义
中厚板广泛应用在机械、船舶、石化、建筑、国防等行业，是国民经济发展不可缺少的重要钢材品种。随着国内钢铁市场对中厚板材需求量的不断增长，对其尺寸精度以及性能质量提出了更高的要求，大力推动了控制轧制和控制冷却技术在国内中厚板生产中的应用发展，同时也促进TSL钢装备水平以及生产自动化程度的不断提高[9]。
轧后控制冷却作为控轧控冷技术的关键技术之一，是控制钢材组织和性能的重要手段，在目前国内中厚板生产领域受到越来越多的重视。高响应、高精度的快速冷却设备与精准的检测和控制设备是实现控制冷却技术的重要硬件条件，而高精度的冷却过程自动控制系统则为控制轧制和控制冷却有效、稳定、精确的实施提供可靠保障。因此近年来，国内外许多学者投入很多精力对冷却设备进行研发与改进，新型的冷却设备、冷却方式不断涌现[10]。
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