桥梁伸缩装置用C、F型异型钢轧制孔型系统研究

摘要

塑性成形过程数值模拟是一个蕴藏着巨大经济效益的研究领域。随着有限元技术和计算机技术的发展，数值模拟已逐渐成为工艺分析及优化设讨的有效工具。本文以DEFORM-3D软件为工具，采用塑性有限元数值模拟的方法，对桥梁伸缩装置用C、F型异型钢轧制孔型系统进行了研究，主要内容如下： 1.对桥梁伸缩装置用C、F型异型钢轧制的孔型系统进行了塑性有限元数值模拟。结果表明，孔型两侧压下系数不均衡，轧件各部分和轧辊接触的不同时性破坏了轧件在孔型中的稳定性和材料的合理分布，是导致“耳子”和“缺肉”缺陷的主要原因；预弯角度及孔型侧壁与轧件待弯曲部分夹角(孔型侧壁作用角)是影响弯曲成形效果的两个重要因素，桥梁伸缩装置用异型钢设计的难点就在于弯曲成形孔型中角度的控制。 2.对轧制的塑性变形规律及其影响因素进行了分析。结果表明，摩擦对轧制中咬入有重要影响，对弯曲成形的影响很小；外端、轧辊和轧件尺寸与形状轮廓、摩擦等都是影响轧制过程中变形和应力不均匀分布的重要因素；增大轧辊直径、压下率及摩擦因子都有助于增大前滑值；在一定范围内，前滑值随轧件终轧厚度减小而增加；对于平辊轧制，变形区具有明显的宽展区和延伸区分区特征。 3.通过有限元模拟，获得了与实际轧制情况相符的轧制过程力矩曲线；通过塑性变形-热耦合计算，得到了轧件的内部温度场。 4.对C、F型异型钢的产品结构及轧制成形特点进行了对比分析，总结了桥梁伸缩装置用异型钢产品系列轧制孔型设计的难点和规律，认为桥梁伸缩装置用异型钢产品系列具有结构相似性，C形异型钢轧制孔型系统是F、E或其他型钢孔型系统的基础，研究C形钢轧制成形规律对桥梁伸缩装置用异型钢系列产品开发具有重要意义。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2轧制技术及发展

1.3金属塑性成形过程的有限元技术及轧制中数值方法的发展

1.4选题背景和意义

1.5主要研究内容

第二章桥梁伸缩装置用C、F型钢孔型系统

2.1产品的技术条件

2.2 C型钢孔型系统及其各道次孔型尺寸

2.2.1 孔型系统、钢坏及轧制道次的确定

2.2.2 C型钢孔型尺寸的确定

2.3 F型钢孔型系统及其各道次孔型尺寸

2.3.1 F型钢孔型系统的确定

2.3.2 F型钢各道次孔型尺寸

2.4本章小结

第三章桥梁伸缩装置用C、F型钢孔型系统的数值模拟

3.1引言

3.2有限元模型的建立

3.3计算条件的设置

3.3.1单元网格的划分

3.3.2材料的本构关系

3.3.3其它计算条件的设置

3.4 C型钢孔型系统有限元模拟结果和分析改进

3.4.1延伸孔型模拟结果

3.4.2切深孔型模拟结果

3.4.3异型孔型模拟结果

3.4.4弯曲成形孔型模拟结果

3.5 F型钢孔型系统有限元模拟结果和分析改进

3.6本章小结

第四章轧制的影响因素及其分析

4.1摩擦对轧制的影响

4.1.1摩擦对咬入的影响

4.1.2摩擦对轧件宽展方向成形的影响

4.1.3摩擦对弯曲成形的影响

4.2轧制过程的变形-热耦合分析

4.3轧制力矩

4.4轧制过程变形分区

4.5轧制过程中变形和应力的不均匀分布及影响因素

4.5.1外端对应力分布不均匀的影响

4.5.2轧辊和轧件的轮廓形状对应力分布不均匀的影响

4.5.3摩擦对变形和应力分布不均匀的影响

4.6变形区长度与轧件平均高度之比对轧件横断面成形的影响

4.6.1压下量对轧件横断面变形的影响

4.6.2轧辊半径对轧件横断面变形的影响

4.6.3轧件高度H对轧件横断面变形的影响

4.7轧制过程中的前滑和后滑现象及其影响因素

4.7.1轧辊直径对前滑的影响

4.7.2摩擦对前滑的影响

4.7.3压下率对前滑的影响

4.7.4轧件厚度的影响

4.8异型钢轧制的几个问题

4.8.1轧制过程轧件不稳定现象的控制

4.8.2弯曲成形时预成形角度的变化

4.8.3 C、F型钢产品结构及孔型系统的比较

4.9 本章小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢