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H型钢是一种翼缘宽、腹板薄、截面面积分配更加优化、强重比更加合理的高效经济断面型材,在国民经济建设中得到了越来越广泛的应用。H型钢热轧工艺是一个高度非线性塑性大变形过程,同时由于热轧现场环境的限制,采用普通方法无法对其轧件内部信息进行实时检测。随着计算机技术和有限元法的发展,很多学者采用大型商业有限元软件MARC、ANSYS和ABAQUS等对H型钢热轧工艺进行了仿真分析,通过仿真分析使材料内部轧制形变信息透明化。有限元仿真分析一般包括轧件和轧辊建模、材料定义、轧制装配、网格划分、边界设置、关键字写入和轧件内部信息提取等工作,操作十分繁琐、易出错,同时H型钢热轧成形属于非线性大变形过程,单纯商业有限元软件没有很好的解决方案,需要进行二次开发才能实现H型钢轧制过程的准确模拟。针对上述问题,本文通过热力耦合弹塑性有限元法,基于有限元软件ABAQUS,采用自定制应用程序方式,嵌入网格重构算法和用户子程序模型,开发了热轧中型H型钢轧制工艺综合仿真系统,实现了整个热轧工艺仿真前处理建模和后处理结果提取的自动化和参数化,避免了H型钢的黑箱轧制,从而提高了轧制工艺优化效率,缩短了新钢种开发周期。首先采用热力耦合弹塑性有限元法,基于本课题组Q235B材料单向压缩试验数据,通过Fortran语言编写材料模型VUMAT、摩擦模型VFRIC、散热模型FILM和道次间隙模型USDFLD,实现了包括高压水除鳞和冷却在内的材料、几何和边界等整个热轧中型H型钢轧制工艺高度非线性仿真分析,并在VUMAT和USDFLD子程序中嵌入奥氏体晶粒演变模型,仿真分析了轧制过程中微观组织演变情况；其次通过应用程序脚本编写网格重构算法,并添加稳态截面,自动实现了道次间隙外轮廓重画、网格重构和间隙仿真分析,继承了前一道次温度场、应变场和奥氏体晶粒直径等轧件内部信息,完成了多道次热轧H型钢连续仿真分析,同时将网格重构应用程序脚本自动嵌入综合仿真系统,实现了程序化和自动化；最后基于ABAQUS接口技术,采用自定制应用程序方式,对热轧中型H型钢整个轧制工艺前处理和后处理进行了开发,实现了前处理自动建模和后处理轧制信息自动提取,通过自定制图形用户界面,构建了热轧中型H型钢轧制工艺综合仿真系统,实现了热轧工艺参数的输入和选择,完成了用户与仿真系统内核交互。通过TH5104红外热像仪现场采集H400×200轧件外表面温度场,对综合仿真系统进行了验证,并分析了轧件内部微观组织演变和轧后残余应力情况。本文热轧中型H型钢轧制工艺综合仿真系统为热轧H型钢轧制工艺优化和新钢种开发提供了理论依据,具有重要的理论意义和现实指导意义,同时本研究方法也可推广应用到其它塑性大变形成型领域。