在轧制过程中,温度是影响金属变形和材料性能的重要因素,而且金属变形的同时往往伴随着温度的变化。另外,变形过程中塑性功也转化为热。因此,要提高轧制过程数值计算的精度,将温度和变形耦合起来进行综合模拟计算是非常必要的。本文采用刚塑性有限元模型,对板材热轧过程中的热力耦合进行有限元模拟计算。主要内容如下：(1)侧自由表面形状的求解。采用沿流线积分法计算自由面节点的宽展,对其逐步迭加得到轧后宽展。在迭代求解中,用计算的宽展来修正宽度方向上节点的坐标,从而可修正基本的计算数据,提高计算精度。(2)轧制过程三维温度场的计算。对自由面边界条件分别按非线性和线性求解温度场,并对计算结果进行比较。在线性边界条件下可直接求解温度场,避免了迭代中的累积误差。非线性边界条件虽是真实条件,但迭代中的累积误差不可避免,影响收敛效果。(3)轧件速度场和温度场的耦合计算。在轧件速度场、温度场有限元计算的基础上,对轧件速度场和温度场的耦合进行模拟计算。为建立联立方程组在程序中的通式形式,对其组合顺序进行调整。编制相应的程序,利用现场数据验证耦合的计算精度。(4)探讨线性方程组的求解方法。对大型带状不对称线性方程组,采用部分选主元的LU分解法和不选主元的QR分解法分别求解,并对其稳定性和计算量进行比较分析。