获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法

权利要求书： 1.获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，其特征在于，包括：步骤1：采集带钢参数、轧制工艺参数以及SmartCrown轧机参数；

步骤2：根据步骤1采集的参数建立SmartCrown轧机和带钢的三维弹塑性有限元模型；

步骤3：制定针对不同板形执行机构的对照实验计划，利用三维弹塑性有限元模型对带钢轧制过程进行模拟实验；

步骤4：建立板形执行机构的调控功效系数计算模型；

步骤5：提取步骤3中各模拟实验稳定轧制阶段带钢长度数据，根据调控功效系数计算模型，计算获得各板形执行机构的调控功效系数曲线。

2.如权利要求1所述的获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，其特征在于，在步骤1中：所述带钢参数包括：带钢宽度、带钢厚度、带钢密度、带钢弹性模量、带钢屈服强度、带钢泊松比以及带钢切线模量；

所述轧制工艺参数包括：压下率、摩擦系数、带钢前后张力、工作辊弯辊力、中间辊弯辊力、中间辊横移量；

所述SmartCrown轧机参数包括：工作辊辊径、工作辊辊身长度、工作辊密度、工作辊弹性模量、工作辊泊松比、中间辊辊径、中间辊辊身长度、中间辊辊形曲线方程、中间辊密度、中间辊弹性模量、中间辊泊松比、支撑辊辊径、支撑辊辊身长度、支撑辊密度、支撑辊弹性模量以及支撑辊泊松比。

3.如权利要求2所述的获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，其特征在于，所述SmartCrown轧机的中间辊为SmartCrown辊形，中间辊辊形曲线方程为正弦函数与线性函数的叠加，具体为：式中，RU(x)为中间辊的上辊形函数，RL(x)为中间辊的下辊形函数，x为中间辊横向坐标；R0为中间辊名义半径，单位mm；为形状角，单位degree；LREF为中间辊设计长度，单位mm；

c为中间辊的辊形偏移量，单位mm；A和B为中间辊的辊形系数。

4.如权利要求1所述的获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，其特征在于，所述步骤2具体为：步骤2.1：进行SmartCrown轧机和带钢有限元建模过程中的假设和简化；

步骤2.2：利用ANSYS/LS?DYNA平台进行SmartCrown轧机和带钢的三维弹塑性有限元模型的建模工作；

步骤2.3：在三维弹塑性有限元模型中施加质量阻尼系数，提高三维弹塑性有限元模型稳定性，并进行准确度验证。

5.如权利要求4所述的获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，其特征在于，所述步骤2.1具体为：步骤2.1.1：将轧机牌坊视作中间辊、支撑辊的限位体，把它设置为刚性体材料，支撑辊限位体起着限制压下、轧制和轴向位移的作用，中间辊限位体仅限制轧制和轴向的位移；

步骤2.1.2：把SmartCrown轧机的中间辊、支撑辊和工作辊设置为各向同性线弹性材料，计算限制在线弹性范围内，应力不超过屈服极限，材料的应力与应变关系服从广义胡克定律；

步骤2.1.3：把带钢视作各向同性硬化材料，建模过程中把它设置为各向同性双线性硬化材料，弹性变形时的应力与应变关系亦服从广义胡克定律，塑性变形阶段遵循米塞斯屈服准则和弹塑性增量理论。

6.如权利要求5所述的获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，其特征在于，所述步骤2.2具体为：步骤2.2.1：在ANSYS操作界面中，定义单元类型时，选择3DSOLID164八节点六面体单元进行建模，定义材料属性，基于步骤1采集的带钢参数、轧制工艺参数以及SmartCrown轧机参数获取模拟计算的材料模型参数；

步骤2.2.2：在建模过程中，从主菜单中选取高次B样条曲线绘制中间辊的辊形曲线，中间辊、工作辊、支撑辊、驱动轴、限位体的单元均设置为减缩积分模式，采用黏性沙漏控制，将带钢单元设置为全积分模式；

步骤2.2.3：带钢为矩形件，划分网格时，带钢轧制方向、宽度方向、厚度方向的单元长度分别设为0.5mm、10mm、0.3mm；

步骤2.2.4：网格划分完毕后，从主菜单中执行创建PART指令，定义中间辊与支撑辊、中间辊与工作辊以及工作辊和带钢的接触模式，并创建组件施加约束和初始条件，完成上述操作后从ANSYS导出模型的求解文件，提交求解器求解。

7.如权利要求4所述的获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，其特征在于，所述步骤2.3具体为：步骤2.3.1：在三维弹塑性有限元模型中施加质量阻尼系数，减小轧制力波动，使带钢轧制过程快速进入稳定轧制阶段；

步骤2.3.2：利用已经建立好的三维弹塑性有限元模型，输入不同规格的带钢，进行带钢轧制过程的模拟实验，提取模拟实验中带钢稳定轧制阶段的轧制力平均值，将轧制力平均值与Bland?Ford?Hill公式计算的轧制力理论值对比验证模型准确度。

8.如权利要求1所述的获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，其特征在于，所述步骤3具体为：步骤3.1：依托于现场工艺参数，制定针对于不同板形执行机构的对照实验计划，板形执行机构包括：中间辊横移、工作辊弯辊和中间辊弯辊；

步骤3.2：依据对照实验计划，更改三维弹塑性有限元模型中的中间辊横移量、工作辊弯辊力、中间辊弯辊力的取值，进行模拟仿真。

9.如权利要求1所述的获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，其特征在于，所述步骤4具体为：步骤4.1：建立以带钢宽度、长度、厚度为坐标轴的三维坐标系，以带钢的中心位置点作为坐标原点；将带钢假设为连续离散化的纵向纤维条，α点设为距带钢中心宽向位置xα的离散化的纵向纤维条的离散点编号，设板形执行机构编号为i，其调节量为Δui；

步骤4.2：在第i种板形执行机构的调节量Δui的作用下xα处带钢轧制后纵向纤维条的相对长度差变化量ΔIα,i(xα)表示为：式中，L(xα)为选取的纵向纤维条的轧前长度，l(xα)为选取的纵向纤维条的轧后长度；

步骤4.3：板形执行机构的调控功效系数是对单个板形执行机构板形控制效果的定量描述，通过带钢轧制后纵向纤维条的相对长度差变化量对调控功效系数进行表示为：式中，Eα,i(xα)为板形执行机构的调控功效系数。

10.如权利要求1所述的获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，其特征在于，所述步骤5具体为：步骤5.1：提取步骤3中各模拟实验稳定轧制阶段带钢长度数据，根据板形执行机构的调控功效系数计算模型，计算获得对应的带钢轧制后纵向纤维条的相对长度差变化量；

步骤5.2：进一步计算获得各板形执行机构的调控功效系数曲线，各板形执行机构的调控功效系数曲线均呈倒型对称分布。

说明书： 获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法技术领域[0001] 本发明属于轧制过程自动化控制技术领域，涉及获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法。背景技术[0002] 钢铁工业是我国国民经济的重要组成部分，其中，冷轧板带表面美观，加工性能好，广受欢迎，它的生产产量和质量水平无疑是至关重要的。在冷轧生产过程中，板形控制水平决定了板带的质量水平，现代带钢轧机配备了多种板形执行机构，例如工作辊弯辊、中间辊弯辊、中间辊横移等，由于板形执行机构种类众多，模式识别算法复杂，各个板形执行机构对板形偏差的影响无法完全通过模式识别获得调控效果，提高板形控制精度的前提是正确地理解和定量描述各种板形执行机构的调控性能，板形调控功效这一思想的提出使得定量描述执行机构的调控性能成为可能，板形执行机构的调控功效系数定量地描述了执行机构的单位变化量对带钢板形的影响程度，因此它成为衡量执行机构的板形调控效率的重要参数。一个板形执行机构的调控功效系数越大，表明其板形调控效率越高，单位变化量的板形控制能力越强。根据板形调控功效系数的定义，以及不同板形调节机构投入时轧后带钢纵向纤维条长度差数据，可计算获取中间辊横移、工作辊弯辊、中间辊弯辊的调控功效系数曲线。[0003] 实际上，板形控制的实质就是控制轧制过程中有载辊缝的形状。轴向移位变凸度技术作为一种新兴技术，对板形的控制效果也非常明显，这种技术是带有原始辊形的轧机，也就是将工作辊或者中间辊的辊身磨削成S形瓶状结构，上下工作辊或中间辊的辊形曲线方程相同，但上下轧辊在轧机上相互倒置反向180°布置。通过上下辊沿轴向反方向的对称移动，得到连续变化的辊缝形状，其效果相当于配置了一系列带有不同凸度的轧辊，SmartCrown便属于该技术之一。[0004] 在SmartCrown轧机中，各板形调节机构对带钢板形的影响很复杂，并且互相影响，很难精确地求解各板形执行机构的调控功效系数，在实际轧制过程中，调控功效系数还受许多轧制参数的影响，因而通过现场轧制实验获取调控功效系数的方法并不能满足实际生产中板形控制的要求，且操作困难，容易引起现场事故。[0005] 针对冷轧生产过程中存在的板形调控功效分析问题，国内研究人员进行了许多相关的研究。[0006] 公开号为CN103394522A的中国发明专利“一种冷轧带钢板形控制功效系数的现场测试方法”发明了一种冷轧带钢板形控制功效系数的现场测试方法，在轧机调试初期通过对相同的规格的带钢根据不同的工况进行精细分类，有规律的单独调整各个板形控制机构的动作量,现场采集不同动作量作用下出口板形的改变量数据，继而合理利用这些过程数据进行控制功效系数的计算，得到更高精度的冷轧机板形控制功效系数。公开号为CN110773573A的中国发明专利“一种板形调控功效系数实测数据处理方法”发明了一种板形调控功效系数实测数据处理方法，使用变加权计算方法来对实测数据进行处理，从而获得准确的板形调控功效系数，使板形调控功效系数更接近实际情况，可以提高板形自动控制系统的控制能力。中国博士论文“带材轧制过程数值模拟与板形控制理论模型研究”（东北大学，2019）采用运动学方法对考虑宽展变形影响的板形解析数学模型进行推导，研究了板形缺陷产生的机理；基于弹塑性有限元法，建立了不同类型板带轧机的三维高精度数值仿真模型进行研究分析；采用数据驱动的方法建立了板形与工艺参数之间的多元回归模型，获取了板形调控功效。中国期刊文章“UC轧机板形控制机构功效函数的影响因素”（南方金属，2018，（01））利用建立的基于功效函数的冷轧机板形闭环控制模型，对六辊UC轧机板形控制手段的功效函数进行了分析和研究，通过对不同工况下功效函数的计算和分析，得出了各类外部因素与功效函数之间的影响关系。[0007] 上述研究所存在不足主要有两个方面：（1）对于板形执行机构单位变化量对带钢板形影响程度的定量描述不够精确，手段不够多样化；（2）未能实现对不同板形执行机构的优化组合，需进一步分析，优化对板形的控制效果。发明内容[0008] 为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，通过有限元分析软件ANSYS建立SmartCrown轧机和带钢的三维弹塑性有限元模型，依托于现场轧制工艺参数，制定合理的针对于不同板形执行机构的对照实验计划进行模拟仿真，计算获取不同板形执行机构对应的调控功效系数，从而结合现场生产，可针对不同的生产线进行板形控制研究，成本低、可操作性强，具有很强的适用性。[0009] 本发明提供一种获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，包括：步骤1：采集带钢参数、轧制工艺参数以及SmartCrown轧机参数；

步骤2：根据步骤1采集的参数建立SmartCrown轧机和带钢的三维弹塑性有限元模型；

步骤3：制定针对不同板形执行机构的对照实验计划，利用三维弹塑性有限元模型对带钢轧制过程进行模拟实验；

步骤4：建立板形执行机构的调控功效系数计算模型；

步骤5：提取步骤3中各模拟实验稳定轧制阶段带钢长度数据，根据调控功效系数计算模型，计算获得各板形执行机构的调控功效系数曲线。

[0010] 进一步的，在步骤1中：所述带钢参数包括：带钢宽度、带钢厚度、带钢密度、带钢弹性模量、带钢屈服强度、带钢泊松比以及带钢切线模量；

所述轧制工艺参数包括：压下率、摩擦系数、带钢前后张力、工作辊弯辊力、中间辊弯辊力、中间辊横移量；

所述SmartCrown轧机参数包括：工作辊辊径、工作辊辊身长度、工作辊密度、工作辊弹性模量、工作辊泊松比、中间辊辊径、中间辊辊身长度、中间辊辊形曲线方程、中间辊密度、中间辊弹性模量、中间辊泊松比、支撑辊辊径、支撑辊辊身长度、支撑辊密度、支撑辊弹性模量以及支撑辊泊松比。

[0011] 进一步的，所述SmartCrown轧机的中间辊为SmartCrown辊形，中间辊辊形曲线方程为正弦函数与线性函数的叠加，具体为：式中，RU(x)为中间辊的上辊形函数，RL(x)为中间辊的下辊形函数，x为中间辊横向坐标；R0为中间辊名义半径，单位mm；为形状角，单位degree；LREF为中间辊设计长度，单位mm；c为中间辊的辊形偏移量，单位mm；A和B为中间辊的辊形系数。

[0012] 进一步的，所述步骤2具体为：步骤2.1：进行SmartCrown轧机和带钢有限元建模过程中的假设和简化；

步骤2.2：利用ANSYS/LS?DYNA平台进行SmartCrown轧机和带钢的三维弹塑性有限元模型的建模工作；

步骤2.3：在三维弹塑性有限元模型中施加质量阻尼系数，提高三维弹塑性有限元模型稳定性，并进行准确度验证。

[0013] 进一步的，所述步骤2.1具体为：步骤2.1.1：将轧机牌坊视作中间辊、支撑辊的限位体，把它设置为刚性体材料，支撑辊限位体起着限制压下、轧制和轴向位移的作用，中间辊限位体仅限制轧制和轴向的位移；

步骤2.1.2：把SmartCrown轧机的中间辊、支撑辊和工作辊设置为各向同性线弹性材料，计算限制在线弹性范围内，应力不超过屈服极限，材料的应力与应变关系服从广义胡克定律；

步骤2.1.3：把带钢视作各向同性硬化材料，建模过程中把它设置为各向同性双线性硬化材料，弹性变形时的应力与应变关系亦服从广义胡克定律，塑性变形阶段遵循米塞斯屈服准则和弹塑性增量理论。

[0014] 进一步的，所述步骤2.2具体为：步骤2.2.1：在ANSYS操作界面中，定义单元类型时，选择3DSOLID164八节点六面体单元进行建模，定义材料属性，基于步骤1采集的带钢参数、轧制工艺参数以及SmartCrown轧机参数获取模拟计算的材料模型参数；

步骤2.2.2：在建模过程中，从主菜单中选取高次B样条曲线绘制中间辊的辊形曲线，中间辊、工作辊、支撑辊、驱动轴、限位体的单元均设置为减缩积分模式，采用黏性沙漏控制，将带钢单元设置为全积分模式；

步骤2.2.3：带钢为矩形件，划分网格时，带钢轧制方向、宽度方向、厚度方向的单元长度分别设为0.5mm、10mm、0.3mm；

步骤2.2.4：网格划分完毕后，从主菜单中执行创建PART指令，定义中间辊与支撑辊、中间辊与工作辊以及工作辊和带钢的接触模式，并创建组件施加约束和初始条件，完成上述操作后从ANSYS导出模型的求解文件，提交求解器求解。

[0015] 进一步的，所述步骤2.3具体为：步骤2.3.1：在三维弹塑性有限元模型中施加质量阻尼系数，减小轧制力波动，使带钢轧制过程快速进入稳定轧制阶段；

步骤2.3.2：利用已经建立好的三维弹塑性有限元模型，输入不同规格的带钢，进行带钢轧制过程的模拟实验，提取模拟实验中带钢稳定轧制阶段的轧制力平均值，将轧制力平均值与Bland?Ford?Hill公式计算的轧制力理论值对比验证模型准确度。

[0016] 进一步的，所述步骤3具体为：步骤3.1：依托于现场工艺参数，制定针对于不同板形执行机构的对照实验计划，板形执行机构包括：中间辊横移、工作辊弯辊和中间辊弯辊；

步骤3.2：依据对照实验计划，更改三维弹塑性有限元模型中的中间辊横移量、工作辊弯辊力、中间辊弯辊力的取值，进行模拟仿真。

[0017] 进一步的，所述步骤4具体为：步骤4.1：建立以带钢宽度、长度、厚度为坐标轴的三维坐标系，以带钢的中心位置点作为坐标原点；将带钢假设为连续离散化的纵向纤维条，α点设为距带钢中心宽向位置xα的离散化的纵向纤维条的离散点编号，设板形执行机构编号为i，其调节量为Δui；

步骤4.2：在第i种板形执行机构的调节量Δui的作用下xα处带钢轧制后纵向纤维条的相对长度差变化量ΔIα,i(xα)表示为：

式中，L(xα)为选取的纵向纤维条的轧前长度，l(xα)为选取的纵向纤维条的轧后长度；

步骤4.3：板形执行机构的调控功效系数是对单个板形执行机构板形控制效果的定量描述，通过带钢轧制后纵向纤维条的相对长度差变化量对调控功效系数进行表示为：

式中，Eα,i(xα)为板形执行机构的调控功效系数。

[0018] 进一步的，所述步骤5具体为：步骤5.1：提取步骤3中各模拟实验稳定轧制阶段带钢长度数据，根据板形执行机构的调控功效系数计算模型，计算获得对应的带钢轧制后纵向纤维条的相对长度差变化量；

步骤5.2：进一步计算获得各板形执行机构的调控功效系数曲线，各板形执行机构的调控功效系数曲线均呈倒型对称分布。

[0019] 本发明的一种获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，利用有限元仿真软件建立SmartCrown轧机和带钢的三维弹塑性有限元模型，依托于现场工艺参数制定合理的针对于不同板形执行机构的对照实验计划，更改三维弹塑性有限元模型中相应的中间辊横移量、工作辊弯辊力、中间辊弯辊力的取值，进行模拟仿真，提取模拟实验稳定轧制阶段带钢长度数据根据板形调控功效系数计算模型获取调控功效系数曲线。本发明方法成本低、可操作性强，具有很强的适用性，为提高带材的板形质量提供帮助，可进一步提高产品质量。附图说明[0020] 图1是本发明的一种获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法的流程图；图2是SmartCrown辊形曲线；

图3是中间辊横移对轧制后带钢纵向纤维条的相对长度差的影响；

图4是工作辊弯辊对轧制后带钢纵向纤维条的相对长度差的影响；

图5是中间辊弯辊对轧制后带钢纵向纤维条的相对长度差的影响；

图6是中间辊横移的调控功效系数曲线；

图7是工作辊弯辊的调控功效系数曲线；

图8是中间辊弯辊的调控功效系数曲线。

具体实施方式[0021] 本实施例中以某厂的1740mmSmartCrown六辊冷连轧机组为例，对其进行数值模拟研究分析，轧机工作辊为平辊，中间辊为SmartCrown辊形。[0022] 如图1所示，本发明一种获取SmartCrown轧机板形执行机构调控功效系数的方法，包括：步骤1：采集带钢参数、轧制工艺参数以及SmartCrown轧机参数，所述步骤1中：

所述带钢参数包括：带钢宽度、带钢厚度、带钢密度、带钢弹性模量、带钢屈服强度、带钢泊松比以及带钢切线模量；

所述轧制工艺参数包括：压下率、摩擦系数、带钢前后张力、工作辊弯辊力、中间辊弯辊力、中间辊横移量；

所述SmartCrown轧机参数包括：工作辊辊径、工作辊辊身长度、工作辊密度、工作辊弹性模量、工作辊泊松比、中间辊辊径、中间辊辊身长度、中间辊辊形曲线方程、中间辊密度、中间辊弹性模量、中间辊泊松比、支撑辊辊径、支撑辊辊身长度、支撑辊密度、支撑辊弹性模量以及支撑辊泊松比。本实施例中，获取的带钢参数如表1所示。获取的轧制工艺参数如表2所示。获取的SmartCrown轧机参数如表3所示。

[0023] 具体实施时，从冷轧产线上的一级和二级系统获取所有带钢参数、所有轧制工艺参数和SmartCrown轧机参数。一级系统是设备级控制系统，二级系统是过程优化控制系统。[0024] 表1带钢参数表2轧制工艺参数

表3SmartCrown轧机参数

本实施例中，所述SmartCrown轧机的中间辊为SmartCrown辊形，中间辊辊形曲线方程为正弦函数与线性函数的叠加。

[0025] 如图2所示，将中间辊的上辊和中间辊的下辊放置在平面直角坐标系中，它们的辊形曲线函数分别为：式中，RU(x)为中间辊的上辊形函数，RL(x)为中间辊的下辊形函数，x为中间辊横向坐标；R0为中间辊名义半径，单位mm；为形状角，单位degree；LREF为中间辊设计长度，单位mm；c为中间辊的辊形偏移量，单位mm；A和B为中间辊的辊形系数。本实例中中间辊辊形曲线的各项参数如表4所示。

[0026] 表4中间辊SmartCrown辊形曲线参数步骤2：根据步骤1采集的参数建立SmartCrown轧机和带钢的三维弹塑性有限元模型，所述步骤2具体为：

步骤2.1：进行SmartCrown轧机和带钢有限元建模过程中的假设和简化，所述步骤

2.1具体为：

步骤2.1.1：将轧机牌坊视作中间辊、支撑辊的限位体，把它设置为刚性体材料，支撑辊限位体起着限制压下、轧制和轴向位移的作用，中间辊限位体仅限制轧制和轴向的位移；

其中，轧机牌坊又称为机架，用来安装轧辊轴承座与轧辊调整装置，需有足够的强度和钢度承受轧制力。冷轧生产线中轧机牌坊起着限制中间辊、支撑辊位移的作用，因此将轧机牌坊视作中间辊、支撑辊的限位体。

[0027] 步骤2.1.2：把SmartCrown轧机的中间辊、支撑辊和工作辊设置为各向同性线弹性材料，计算限制在线弹性范围内，应力不超过屈服极限，材料的应力与应变关系服从广义胡克定律；步骤2.1.3：把带钢视作各向同性硬化材料，建模过程中把它设置为各向同性双线性硬化材料，弹性变形时的应力与应变关系亦服从广义胡克定律，塑性变形阶段遵循米塞斯屈服准则和P弹塑性增量理论。

[0028] 步骤2.2：利用ANSYS/LS?DYNA平台进行SmartCrown轧机和带钢的三维弹塑性有限元模型的建模工作，使用ANSYS中的APDL语言编写SmartCrown轧机和带钢的有限元仿真程序，进而写成宏文件，通过将执行有限元建模与分析的脚本语言集成为宏命令，实现该过程的快速参数化建模，所述步骤2.2具体为：步骤2.2.1：在ANSYS操作界面中，定义单元类型时，选择3DSOLID164八节点六面体单元进行建模，定义材料属性，基于步骤1采集的带钢参数、轧制工艺参数以及SmartCrown轧机参数获取模拟计算的材料模型参数；

步骤2.2.2：在建模过程中，从主菜单中选取高次B样条曲线以精确绘制中间辊的辊形曲线，中间辊、工作辊、支撑辊、驱动轴、限位体的单元均设置为减缩积分模式，采用黏性沙漏控制从而提高计算效率、增强模型鲁棒性，由于带钢在轧制时会发生大规模不可逆塑性变形，将带钢单元设置为全积分模式；

步骤2.2.3：带钢为矩形件，它的长度、厚度、宽度分别为500mm、3.6mm、1400mm；划分网格时，带钢轧制方向、宽度方向、厚度方向的单元长度分别设为0.5mm、10mm、0.3mm；另外，在变形时大应力梯度的区域采取网格细化的策略，可以有效提高模型精度，降低计算误差、防止接触初始穿透；

步骤2.2.4：网格划分完毕后，从主菜单中执行创建PART指令，定义中间辊与支撑辊、中间辊与工作辊以及工作辊和带钢的接触模式，并创建组件施加约束和初始条件，采取质量缩放的策略来控制最小时间步长可以有效提高计算效率，缩短计算时间，在这个过程?7

中，整体质量缩放因子取值为10，质量缩放临界时间步长取值为7.8×10 ，采取质量缩放增加的模型虚拟质量不超过整体模型质量的0.5%，完成上述操作后从ANSYS导出模型的求解文件，提交求解器求解。本实施例中，模拟计算的材料模型参数如表5所示。

[0029] 表5模拟计算的材料模型步骤2.3：在三维弹塑性有限元模型中施加质量阻尼系数，提高三维弹塑性有限元模型稳定性，并进行准确度验证，所述步骤2.3具体为：

步骤2.3.1：在三维弹塑性有限元模型中施加质量阻尼系数，减小轧制力波动，使带钢轧制过程快速进入稳定轧制阶段；

步骤2.3.2：利用已经建立好的三维弹塑性有限元模型，输入不同规格的带钢，进行带钢轧制过程的模拟实验，提取模拟实验中带钢稳定轧制阶段的轧制力平均值，将轧制力平均值与Bland?Ford?Hill公式计算的轧制力理论值对比验证模型准确度。

[0030] 在这个过程中，根据轧制工艺条件，输入多组不同规格的带钢进行模拟验证试验，如表6所示，钢种为SPCC钢，长度均为500mm，来料厚度和带钢宽度设置不同的值，轧制力验证结果如表6所示。分析可知，轧制力有限元值和理论值相对误差的绝对值低于5%，轧制力有限元值与理论值的误差很小。因此可以得出结论，使用该SmartCrown轧机和带钢的三维弹塑性有限元模型获取各板形执行机构的调控功效系数是可靠的。[0031] 表6不同带钢的轧制力验证对比步骤3：制定针对不同板形执行机构的对照实验计划，利用三维弹塑性有限元模型对带钢轧制过程进行模拟实验，所述步骤3具体为：

步骤3.1：依托于现场工艺参数，制定针对于不同板形执行机构的对照实验计划，板形执行机构包括：中间辊横移、工作辊弯辊和中间辊弯辊；

步骤3.2：依据对照实验计划，更改三维弹塑性有限元模型中的中间辊横移量、工作辊弯辊力、中间辊弯辊力取值，进行模拟仿真。

[0032] 根据步骤3.1，依托于现场工艺参数，制定好模拟实验计划如表7、表8、表9所示：表7中间辊横移对照实验计划表

表8工作辊弯辊对照实验计划表

表9中间辊弯辊对照实验计划表

步骤4：建立板形执行机构的调控功效系数计算模型，所述步骤4具体为：

步骤4.1：建立以带钢宽度、长度、厚度为坐标轴的三维坐标系，以带钢的中心位置点作为坐标原点；将带钢假设为连续离散化的纵向纤维条，α点设为距带钢中心宽向位置xα的离散化的纵向纤维条的离散点编号，设板形执行机构编号为i，其调节量为Δui；

步骤4.2：在第i种板形执行机构的调节量Δui的作用下xα处带钢轧制后纵向纤维条的相对长度差变化量ΔIα,i(xα)表示为：

式中，L(xα)为选取的纵向纤维条的轧前长度，l(xα)为选取的纵向纤维条的轧后长度；

步骤4.3：板形执行机构的调控功效系数是对单个板形执行机构板形控制效果的定量描述，通过带钢轧制后纵向纤维条的相对长度差变化量对调控功效系数进行表示为：

式中，Eα,i(xα)为板形执行机构的调控功效系数。

[0033] 步骤5：提取步骤3中各模拟实验稳定轧制阶段带钢长度数据，根据板形执行机构的调控功效系数计算模型，计算获得各板形执行机构的调控功效系数曲线，所述步骤5具体为：步骤5.1：提取步骤3中各模拟实验稳定轧制阶段带钢长度数据，根据板形执行机构的调控功效系数计算模型，计算获得对应的带钢轧制后纵向纤维条的相对长度差变化量，各板形执行机构对轧制后纵向纤维条的相对长度差的影响如图3?图5所示。

[0034] 图3是中间辊横移对轧制后带钢纵向纤维条的相对长度差的影响；图4是工作辊弯辊对轧制后带钢纵向纤维条的相对长度差的影响；图5是中间辊弯辊对轧制后带钢纵向纤维条的相对长度差的影响。[0035] 步骤5.2：进一步计算获得各板形执行机构的调控功效系数曲线，如图6?8所示。[0036] 图6是中间辊横移的调控功效系数曲线；图7是工作辊弯辊的调控功效系数曲线；图8是中间辊弯辊的调控功效系数曲线。分析可知各板形执行机构的调控功效系数曲线均呈倒型对称分布。板形执行机构的施加会使得带钢中部的板形值增大，使带钢边部的板形值降低；曲线斜率越大，中部与边部的板形值差值越大，则说明板形执行机构的板形调控效率越高；板形调控效率排序为：中间辊横移大于工作辊弯辊，工作辊弯辊大于中间辊弯辊。

[0037] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。