材料加工过程的力能需求

在智能制造和智能装备中，很核心的参数需求是加工过程中的力和能量。在工业生产中，加工过程的力能需求的计算需要定制模型。尽管常规的测量可以测出所需电能损耗等，但是这些并不代表真正的加工过程力能需求，二者之间相至少差一个系数。

1、本团队的模型优势

本团队在过去几十年的项目中开发出了100多套新兴行业的生产模型和100多套传统行业的生产模型，具有开发现场特定工艺过程力能需求的优势，比如

- 挤压、拉拔、锻造、轧制、冲压、旋压等等

- 浆料搅拌、涂覆、烘烤、辊压、分切、卷绕等

- 各类高端材料的生产过程

- 各类新能源行业材料的生产过程

- 各类汽车零件生产的生产过程

- 等等

2、相关的生产案例

考虑到模型的复杂性，以下示例是型材在钢辊孔型间，在高速加工（100米/秒）时的力能需求情况。

轧机负荷的应用软件是为轧机设计/操作工程师计算轧制力 、轧制力矩和功率等专门开发的。通常情况下，当一个新的轧制过程应用于较高的压下量，较低温度或者是较高速度，或者是较高强度的材料中时，负荷计算对一个现有轧机是必须的。这是为了确保轧制力、力矩等不超过设备的承受能力。建一个新的 工厂时，发动机的选择、工厂规模的决定和传输系统的设计等，均基于设备的负荷计算。

本节中的应用软件包括 ：

• 圆-椭圆 （1道次）

• 椭圆-圆 （1道次）

• 圆-椭圆-圆 （2道次）

• 方-椭圆 （1道次）

• 箱-箱 （1道次）

• 方-菱 （1道次）

• 菱-方 （1道次）

• 方-菱-方（2道次）

• 一般道次估计 （1道次）

   这套轧机的应用软件是基于我们先进的轧机过程模型，尤其是那些决定轧制力，力矩和功率的要求的模型。基于过去30年中美国和德国大量轧机实验结果，该模型已经被开发出来并不断改进。为了获得较高的预测准确度，所涉及的每个细节都要仔细确定。例如

• 投影接触面积。基本板条法（Elementary slab method）连同宽展，道次序列等被用于构建假想轮廓（imaginary contour），对于有些道次，接触面模型的使用是基于接触面在不同道次序列的形状的实验结果的。  

• 平均流变应力。应变沿长度范围的分布为 从入口处的0，到出口处应变的最大值（道次应变）。平均应变是用来实现较高的精度。流变应力模型是专门为变化范围在0.05-500/s的应变速度制定的（适用于3000/秒）；所以模型足以应付现代轧制速度超过100米/秒的精轧情形。

• 形状系数（Q系数） 。这一系数包括道次序列，进入方坯形状和接触面等。形状因素模型是那些发达国家通过一项在四机架高速连轧机（速度快至超过70m/s）上为期十年的研究轧制过程研究。

• 力臂比率（Lever arm ratio）。在力矩计算期间，除了精确计算轧制力，还在每个道次为每个力臂比率建立实验模型。

此套系统在开发过程中是基于大量的生产实测结果。软件和模型又经过大量现场项目，比如韩国浦项项目的验证及进一步优化。韩国浦项项目需要同时满足九个相互制约的条件，只有利用高精度的软件才能使其同时满足众多的要求。

工业4.0元宇宙网 (Meta4-0.com) 工业成果

   成果综述,   温度场预报,   自由设计,   自动设计,   力能需求,

  流程模型,   仿真模型,   流变应力,   高温性能,   常温性能

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