基于显式动力学有限元的中厚板粗轧头部翘曲的研究

摘要

中厚板是国民经济发展必需的重要产品，为了提高中厚板的产品质量与性能，我国很多中厚板厂对一些落后的设备进行了更新。然而，伴随着设备的更新和改造也出现了一些问题，特别突出的问题之一是轧制过程中出现轧件头部弯曲的问题。轧件头部弯曲会导致成材率降低、产品质量、产量下降等问题。引起轧件头部弯曲的根本原因是由于轧制时轧件上下部的不对称轧制，引起不对称轧制过程的因素很多，比如轧件上下表面温度差、上下接触面不同的摩擦系数、上下轧辊不同的转速、不同的半径等。在实际轧制过程中，这些影响因素往往交织在一起，使带钢头部翘曲规律变得更加复杂。 本文采用显示动力学有限元软件来模拟中厚板非对称轧制变形过程中的头部弯曲问题。通过建立轧件头部弯曲物理模型，对影响轧件头部弯曲的因素进行分析，揭示出了上下轧辊辊径比、上下轧辊辊速比、轧件上下表面温度差、摩擦系数等因素和头部弯曲之间的关系，为轧制工艺制度的制定提供了依据。利用有限元分析不仅方便而且效率高，在很大程度上节约了成本。

目录

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第一章绪论

1.1引言

1.2板带轧制过程轧件头部弯曲控制的国内外研究现状

1.2.1轧件头部上下不对称变形的国内外研究成果

1.2.2国内外对轧件头部弯曲研究的控制措施

1.3金属塑性成形过程模拟的数值方法简介

1.3.1初等解析法

1.3.2滑移线法

1.3.3能量法

1.3.4影响函数法

1.3.5边界元法

1.3.6有限差分法

1.3.7刚塑性有限元法

1.3.8弹塑性有限元法

1.4研究目的及意义

1.5主要研究内容

第二章头部弯曲机理分析和解决方法

2.1轧件头部弯曲机理分析

2.1.1对称轧制过程的变形区分

2.1.2不对称轧制过程的变形区分析

2.1.3异步轧制自调平稳过程的分析

2.2影响轧件头部弯曲的因素

2.2.1轧件上下表面温度不均的影响

2.2.2导入角对板坯弯曲的影响

2.2.3上下工作辊水平偏移量对板坯弯曲的影响

2.2.4来料厚度及压下率(或轧件轧出厚度)对板坯弯曲的影响

2.2.5电气传动系统对板板坯弯曲的影响

2.2.6上下接触弧表面摩擦条件不同对头部弯曲的影响

2.2.7其他原因引起的头部弯曲

2.3预防及控制板坯头部弯曲的措施

2.3.1预防轧件头部弯曲的措施

2.3.2控制轧件头部弯曲的方法

第三章弹塑性有限理论及ABAQUS有限元软件

3.1引言

3.2有限元方法应用简介

3.3ABAQUS通用有限元软件简介

3.3.1ABAQUS各模型简介

3.3.2显式动力学有限元理论

第四章有限元ABAQUS/Explicit模拟轧制过程

4.1轧制模拟方法的确定

4.2有限元ABAQUS/CAE建模流程图

4.3模型参数的确定

4.4模型的建立过程

4.4.1创建部件(Part)

4.4.2定义材料的属性(Property)

4.4.3组合部件(Assembly)

4.4.4定义分析步(Step)

4.4.5定义接触(Interaction)

4.4.6定义边界条件及加载(Load)

4.4.7划分网络(Mesh)

4.4.8提交分析(Job)

4.4.9查看结果(Visualization)

4.5本章小结

第五章有限元计算结果与分析

5.1模拟结果分析

5.1.1轧件头部向上弯曲的过程

5.1.2轧件变形过程金属流动分析

5.2头部弯曲率的计算

5.2.1不同辊径轧制所得弯曲曲率数据

5.2.2同辊径轧制所得弯曲曲率数据

5.3两种模型计算结果的对比

5.3.1辊速比对头部弯曲率的影响

5.3.2轧件上下表面温度差对头部弯曲率的影响

5.3.3摩擦系数对头部弯曲率的影响

5.4模拟结果与现场数据的对比

5.5本章小结

第六章结论

参考文献

致谢

附录