轧辊残余应力的数值模拟研究

摘要

近些年来轧制工艺技术的进步和大量先进轧机的建设使用促使企业对大型锻钢轧辊的质量要求越来越高。大型锻钢轧辊中的残余应力对轧辊的质量有着很大的影响，制造过程中的残余应力是使轧辊产生破坏的直接原因之一。
　　本课题的目的就是利用DEFORM软件对大型锻钢轧辊坯料锻造过程中应力场、残余应力场和应变场的分布情况进行研究分析。课题研究内容分为三个部分：
　　首先，根据工艺参数建立了在采用宽平砧高温强压法（WHF法）进行锻造时三种不同压下量的模型，模拟研究了在相同条件下，压下量的增加对锻件内部应力场、残余应力场和应变场的影响。结果表明压下量的增加对锻件应力场和残余应力场的影响不大但对应变场有着显著的作用。若想更有效的锻合坯料内部缺陷，可适当增加压下量；
　　其次，根据工艺参数建立了在采用WHF法进行锻造时三种不同送进量的模型，模拟研究了在相同条件下，送进量的增加对锻件内部应力场、残余应力场和应变场的影响。模拟的结果表明送进量的增加对锻件应力场、残余应力场和应变场的影响都比较大，需选择合理的送进量进行锻造；
　　最后，研究了基于自由锻造法的中心无拉应力锻造法（FM法）和宽平砧高温强压法（WHF法）两种锻造方法在坯料锻造过程中应力场、残余应力场和应变场的分布情况，对二者的模拟结果进行比较。结果表明两种方法得到的应力场和残余应力场的结果相似，但使用FM法可以使锻件获得更好的内部变形，改善锻件质量。

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第一章 绪论

1.1 概述

1.2 数值模拟在锻造成型领域中的应用

1.3 本课题的主要研究任务

第二章 轧辊锻造及数值模拟的基本理论

2.1 锻造工艺的基本理论

2.2 金属塑性成形中弹塑性有限单元法的基本理论

第三章 压下量对应力应变场的影响

3.1 DEFORM软件简介

3.2 锻造方法简介

3.3 建立有限元模型

3.4 模拟结果与分析

3.5 本章小结

第四章 送进量对应力应变场的影响

4.1 送进量的选取准则

4.2 建立有限元模型

4.3 模拟结果与分析

4.4 本章小结

第五章 两种锻造方法对残余应力的影响

5.1 大型自由锻件的工艺特点

5.2 建立有限元模型

5.3 模拟结果与分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢