热轧薄板生产中工作辊的应力与疲劳寿命的力学分析

摘要

本文对热轧薄板生产中工作辊的应力与疲劳寿命进行了研究。文章分析了导致轧辊失效、影响其寿命的主要原因，建立了一个符合实际工况的力学模型，对其应力、疲劳损伤及裂纹的产生原因进行了较深入和全面的了解，并在其基础上，建立了轧辊疲劳使用寿命的力学模型，为工艺改进提供了合理化的建议。文章采用ANSYS/6.1Multiphisics大型有限元软件，建立了三维模型并对工作辊温度场和应力场进行耦合计算及分析；讨论了工作辊温度和应力的变化对工作辊疲劳破坏的影响；建立了工作辊疲劳使用寿命的力学预报模型。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及关于论文使用授权的说明

1概述

1.1轧辊的研究目的及意义

1.2国内外轧辊研究的现状

1.3轧辊表面应力及疲劳破坏行为研究

1.4本论文主要研究内容

1.5轧辊研究主要采用的方法

2热轧带钢轧辊三维温度场有限元分析

2.1前言

2.2热传导问题基本方程

2.3分析方法和分析条件

2.3.1初始条件和边界条件

2.3.2模型的建立及单元划分

2.3.3计算分析条件

2.4计算结果及讨论

2.4.1轧制过程

2.4.2工作辊表面温度变化曲线

2.5小结

3工作辊表面应力有限元分析

3.1前言

3.2工作辊表面接触应力有限元分析

3.2.1模型约束条件

3.2.2接触应力的计算结果分析

3.3工作辊表面热应力有限元分析

3.3.1轧制20周过程的计算结果分析

3.3.2轧制第20周的计算结果分析

3.4接触应力与热应力的耦合

3.4.1轧制20周过程应力耦合叠加结果的计算分析

3.4.2第20周应力耦合叠加结果的计算分析

3.5分析与讨论

3.6小结

4工作辊表面疲劳寿命的计算分析

4.1前言

4.2轧辊裂纹与剥落的行为分析

4.2.1裂纹描述

4.2.2工作辊表面剥落形式

4.2.3裂纹的产生与扩展

4.2.4剥落机理

4.2.5断裂机理

4.3工作辊失效的原因分析

4.3.1温度对工作辊寿命的影响

4.3.2接触应力对工作辊寿命的影响

4.4基本术语和概念

4.5疲劳寿命曲线

4.6多轴波动载荷的疲劳寿命计算[39]

4.7疲劳计算的基本思路

4.8疲劳计算的结果分析

4.9小结

5结论与应用展望

5.1认识与结论

5.2应用展望

参考文献

附录包钢薄板厂六机架有关数据质料

在学研究成果

致 谢