近年来，随着工件加工自动化程度的提高，客户对板材不平度精度要求越来越严格。尤其是应用TMCP技术后，板材的矫直温度降低，材料的屈服强度提高等，迫切需要强度大、刚度高、功能多及自动化程度高的中厚板热矫直机。影响国产中厚板热矫直机实现上述要求的主要因素是缺乏先进、完善的矫直模型。 本文以开发中厚板辊式热矫直机数学模型为目标，建立了中厚板热矫直过程的解析模型；利用某钢厂引进的新一代十一辊中厚板辊式热矫直机现场数据，采用有限元分析软件对矫直过程进行了模拟研究；根据模拟结果对解析模型加以完善并对修正后的矫直模型进行了验证；最后，对先进的焊接式预应力矫直机机架的应力及刚度进行了计算。论文的主要研究内容如下： (1)针对传统的矫直辊压弯量及矫直力计算以静态梁为分析对象，本文考虑了板材在矫直过程中加载、卸载时的弯曲特点，以及入口处零弯矩点的偏移等因素对挠度的影响，以面积一弯矩第二定律为基础，建立了以板材总变形曲率为自变量的矫直辊压弯量解析计算公式。然后，利用显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA模拟了11mm～80mm之间七种厚度中厚板热矫直过程，通过模拟过程中矫直辊压弯量与板材总变形曲率的关系，对前面解析法建立的压弯量公式中的相应关系进行了修正；利用模拟得到的矫直力对传统矫直力计算公式进行了修正。最后通过与先进的在线矫直模型计算结果进行比较，表明文中按不同厚度所建立的压弯修正模型可以满足生产要求。 (2)弯辊机构已普遍应用于先进的中厚板辊式热矫直机中，但弯辊量的确定及弯辊力的计算目前鲜有资料介绍。本文假设，板材纵向纤维在零弯矩点之间的弯曲，是由压下机构和弯辊机构分别作用的弯曲叠加而成，故可对弯辊导致的板材弯曲单独进行分析；并提出板宽内各纵向纤维总变形曲率相同的原则，确定弯辊后板材的最大总变形曲率，进而得到弯辊量、弯辊力，从而建立较为全面的弯辊解析模型；并参照压弯量、矫直力修正函数对弯辊解析模型中的相应关系加以修正。最后通过与先进的在线矫直模型计算结果进行比较，表明文中所建立的弯辊修正模型可以满足生产要求。 (3)板材在热矫直过程中连续反向弯曲次数多、压弯量小、温度相对较高等因素，造成变形过程中的弯曲曲率与压弯量、板材内部变形等关系难以通过仪器直接测量获得。利用显式动力学有限元分析软件对整个矫直过程进行模拟计算，分析板材在矫直过程中及矫后应力的分布状况，得到板材在前端、后端、边部以及中部的相应特征；通过不同厚度板材在不同压弯量下的变形分析，得到压弯量对板材沿厚度及长度方向塑性变形的影响规律；通过弯辊与无弯辊矫直时板材所表现出来的变形特点分析可知，弯辊矫直可使板材纵向纤维沿宽向得到不同延伸变形；通过矫直辊不同的压弯量设置，研究板材不平度的分布规律。 (4)预应力机架可以提高机架刚度，过去常用于小型棒线材轧机或锻压机上。本文利用有限元软件ANSYS，完成了焊接结构的闭式机架、预应力机架的应力与刚度的分析及比较，为大型机架使用预应力机架来提高刚度、降低成本提供了可行性分析。 全文通过中厚板辊式热矫直过程的研究及数值模拟，分析了矫直辊的不同设置对矫直过程中板材的变形、矫直力及矫后不平度的影响，为实现先进的中厚板辊式热矫直机国产化提供了理论参考。