耐磨钢/碳钢复合轧制过程数值模拟与轧制压力计算

摘要

本课题利用Thermecmastor-Z热模拟试验机对耐磨钢进行单向压缩试验，测得该钢种在800～1200℃，应变速率在1～40s-1的应力-应变曲线，并建立了耐磨钢的变形抗力数学模型。依据热模拟试验得到的材料数据，通过适当的假设和简化建立了三维有限元模型并采用适当的加载和约束条件，对耐磨钢/碳钢复合板的单道次轧制过程进行了有限元模拟。
　　利用ANSYS/LS-DYNA软件对耐磨钢/碳钢复合板的热轧过程进行了有限元模拟，分析了不同压下率应力场、应变场的分布情况，得出其轧制过程的变形规律和厚度比的变化规律。通过有限元模拟和轧制试验的结果分析，得出在单道次轧制过程中复合界面的结合率随着界面处等效应变增加而成S型曲线增加，为耐磨钢复合板界面的结合性提供了判定的依据。
　　通过对不同条件下的耐磨钢复合板轧制过程进行有限元模拟，以有限元模拟所得的数据为基础，分析了平均单位压力与各变量之间的关系，并采用数理统计的方法建立了平均单位压力模型。通过有限元模拟不同条件下的单向压缩试验，得到了耐磨钢复合板的变形抗力模型。通过逆运算求出应力状态影响系数QP，并建立了耐磨钢复合板的QP模型，从而得到第二种平均单位压力数学模型。

目录

声明

摘要

1．1 引言

1．2 复合材料概述及发展现状

1．3 双金属复合材料概述及发展现状

1．4 磨损及金属耐磨材料概述

1．4．1 金属耐磨材料

1．4．2 磨损的分类与机理

1．5 耐磨复合板的发展现状及生产方法

1．5．1 耐磨复合板的发展现状

1．5．2 耐磨复合板的生产法

1．6 复合轧制的发展现状

1．7 数值模拟

1．7．1 数值模拟的发展及应用

1．7．2 有限元在复合轧制中的应用

1．8复合轧制压力计算综合评述

1．9 本文研究的内容、方法及意义

第2章 有限元原理及ANSYS/LS-DYNA软件简介

2．1 有限元方法简介

2．2 显式动力学有限元法理论

2．3 ANSYS/LS-DYNA有限元软件简介

2．3．2 ANSYS／LS-DYNA的应用领域

2．3．3 ANSYS／LS-DYNA分析流程

2．4 本章小结

第3章 耐磨钢/碳钢复合板轧制过程有限元模拟

3．1．2 复合板材料模型的建立

3．1．3 模型简化

3．1．4 网格划分

3．1．5 复合板界面的假定

3．1．6 定义接触

3．1．7 初始条件和约束

3．2 模拟结果及分析

3．2．1 热轧过程的应力分析

3．2．2 热轧过程的应变分析

3．2．3 轧制力分析

3．2．4 耐磨钢与碳钢厚度比的变化规律

3．3．1 试样材料及设备

3．3．2 试验方法

3．3．3 压下率对复合界面结合效果的影响

3．3．4 耐磨钢/碳钢复合板界面结合率测定

3．3．5 有限元模拟与实验结果对比及分析

3．4 本章小结

第4章 复合轧制过程轧制压力模型的建立

4．1 复合板轧制压力的计算方法

4．2 轧制变形区平均单位压力的影响因素

4．2．1 轧制温度对平均单位压力的影响

4．2．2 变形区形状系数对平均单位压力的影响

4．2．3 压下率对平均单位压力的影响

4．2．4 耐磨钢占复合板总厚度的比例对平均单位压力的影响

4．2．5 变形速度对平均单位压力的影响

4．3 平均单位压力模型

4．4 耐磨钢/碳钢圆柱体单向压缩变形模拟

4．4．1 单向压缩模型的建立

4．4．2 耐磨钢复合板的变形抗力的影响因素

4．4．3 耐磨钢/碳钢复合板变形抗力模型

4．5 耐磨钢复合板Qp模型

4．6 两种平均单位压力模型对比

4．7 本章小结

第5章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文