(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211198543.X (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 南京钢铁股份有限公司 地址 210044 江苏省南京市六合区卸甲甸 (72)发明人 郭丹　蔡佳兴　范益　梁治国　 程维玮　朱守欣　柳国徽　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 柏尚春 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种模拟棒材剪切过程中剪切端弯曲的有 限元计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种模拟棒材剪切过程中剪 切端弯曲的有限元计算方法， 包括以下步骤： 利 用有限元分析软件， 根据实际尺寸绘制棒材和 上、 下剪刃的三维图形； 设置 材料属性； 设置初始 条件和边界条件； 对棒材剖分； 对剪切过程进行 计算； 以棒材部分的剪切计算结果作为初始值， 设置边界条件， 进行稳态静力学计算； 计算完成 后， 根据计算结果绘制轮廓图， 计算弯曲程度。 本 发明实现了棒材剪切过程中剪切端弯曲的数值 模拟， 计算结果可用于优化冷却工艺； 本发明可 替代大部分现场试验， 提高了效率并节约了成 本。 权利要求书2页 说明书3页 附图2页 CN 115526076 A 2022.12.27 CN 115526076 A 1.一种模拟棒材剪切过程中剪切端弯曲的有限元计算方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： S1、 利用有限元分析 软件， 根据实际尺寸绘制棒材和上、 下剪刃的三维图形； S2、 设置材 料属性： S2‑1、 设置棒材在设计工况条件下各位置的温度以及该温度下的密度、 弹性模量、 屈服 强度、 泊松比和硬化 函数模型； S2‑2、 设置棒材的剪切失效模型； S3、 设置初始条件和边界条件： S3‑1、 设置棒材的初始条件： 将棒材初始位移、 速度设置为0； S3‑2、 设置棒材的边界条件： 根据棒材在实际剪切过程中的支撑条件设置边界条件； S3‑3、 设置下剪刃的边界条件： 将其设置为静止， 各 方向位移 始终为0； S3‑4、 设置上剪刃的边界条件： z方向的剪切速度按照实际工况设置， 其余方向上的位 移始终为0； S3‑5、 设置上剪刃与棒材表面之间， 下剪刃与棒材表面之间的接触条件， 摩擦系数。 S4、 对棒材剖分： S4‑1、 将棒材从长度方向上划分为5个域分别 进行剖分： 距离剪切中心线左右10mm之间 的区域称为域A； 距离剪切中心线10mm至30mm之间的左右两边区域分别称为域B1和B2； 距离 剪切中心线3 0mm以上的左右两边区域分别称为 域C1和C2； S4‑2、 对域A进行六面体剖 分， 六面体单元的尺寸设置如下： 在棒材长度方向上的最大 尺寸设置为x*0.15+0.5 mm， x为该六面体单元距离剪切中心线的距离； 其余方向的最大尺寸 设置为2m m， 同时对域A设置自适应网格； S4‑3、 对域C1和C2进行六面体剖分， 六面体单元的尺寸设置如 下： 在棒材长度方向上的 最大尺寸设置为20m m， 其余方向的最大尺寸设置为5m m； S4‑4、 对域B1和B2进行四面体剖分， 四面体剖分利用域A、 C1、 C2与域B1、 B2交界面上已 划分好的节点， 不进行额外的尺寸设置； S5、 对剪切过程进行计算； S6、 以棒材部分的剪切计算结果作为初始值， 设置边界条件， 进行 稳态静力学计算； S7、 S6计算完成后， 根据计算结果绘制轮廓图， 计算弯曲程度。 2.根据权利要求1所述的模拟棒材剪切过程中剪切端弯曲的有限元计算方法， 其特征 在于： S1中棒材为圆柱体， 剪刃为长方体， 棒材的长度覆盖距离剪切中心线两侧最近的支撑 位置。 3.根据权利要求1所述的模拟棒材剪切过程中剪切端弯曲的有限元计算方法， 其特征 在于： S2中增 加S2‑3、 对于剪刃， 忽视其变形， 将其属性设置为刚性。 4.根据权利要求1所述的模拟棒材剪切过程中剪切端弯曲的有限元计算方法， 其特征 在于： S3‑2中， 存在压板固定则将固定位置的横截面全部设置为静止状态； 存在辊道支撑， 则将棒材 下表面位于支撑边 缘的点的z向位移设置为0 。 5.根据权利要求1所述的模拟棒材剪切过程中剪切端弯曲的有限元计算方法， 其特征 在于， S6中设置如下边界条件： S6‑1、 在棒材一端的支撑位置横截面设置为静止状态；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115526076 A 2S6‑2、 在棒材另一端 的支撑位置横截面设置一个小量位移， 位移方向为棒材的轴线方 向， 指向断面的反方向。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115526076 A 3