大型异型断面筛网筋条轧制成型过程有限元模拟

摘要

本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对异型筛网筋条的成型过程进行了有限元模拟，揭示了其成型规律，实现了研究方法的创新，具有一定的理论意义和实际价值。 本文首先综述了国内外成型工艺技术、成型过程的数值模拟的研究进展以及大型异型筛网国内外的研究情况，介绍了弹塑性有限元的基本理论及应用ANSYS/LS-DYNA模块进行轧制过程有限元模拟的主要步骤。重点分析了轧制温度、轧制速度、摩擦系数等重要参数对金属圆坯在规则孔型轧辊(椭圆形)及非规则孔型轧辊(A型筛网筋条成品前孔)轧制过程中影响，得到了金属在不同轧制条件下的变形规律、等效应力等效应变的分布规律以及不同轧制条件下轧件尺寸的变化规律。最后，根据相关的规律和生产实际对三种异型截面筛网筋条成型过程中的成品前孔的孔型结构及尺寸进行了改进，实现了三种异型截面筛网筋条成型过程中的有限元模拟，得到了三种异型截面筛网筋条在最后四个道次的变形规律、应力应变规律以及四个道次的截面图，并与实验结果进行了对比，实验结果与模拟结果比较吻合，验证了理论分析的可靠性。 通过本课题的研究可以看出，以ANSYS/LS-DYNA为代表的有限元分析软件数值模拟分析中有着很好的使用效果和广阔的应用前景。采用有限元分析，能在较短时间内对建立的分析模型进行实时仿真过程，大大减少了昂贵费时的制造和实验过程。同时，本文的研究为有限元技术在新产品开发中的应用提供了方法及使用经验，为缩短新产品开发周期、减少开发费用和提高研制质量提供了有效方法。

目录

文摘

英文文摘

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第一章综述

1.1现代轧钢生产和轧制技术的发展

1.2轧制过程有限元模拟工作的研究进展

1.3相关软件介绍

1.3.1Pro/ENGINEER简介

1.3.2 ANSYS/LS-DYNA简介

1.4清筛机简介

1.5课题背景及意义

1.6研究内容

第二章有限元数值模拟的基本原理

2.1前言

2.2弹塑性有限元基本概念

2.2.1材料非线性

2.2.2几何非线性

2.2.3接触问题非线性

2.3显示动力弹塑性有限元理论

2.3.1显示动力有限元分析方法

2.3.2物体构形和运动的描述

2.3.3虚功率方程

2.3.4有限元方程

2.3.5显式积分方法

2.3.6显式积分的稳定性

第三章圆-椭圆轧制过程的有限元分析

3.1前言

3.2有限元模型建立的假设条件

3.3轧制过程有限元模拟步骤

3.3.1单元选择

3.3.2几何模型的建立

3.3.3材料模型

3.3.4网格划分

3.3.5载荷及初始条件的处理

3.3.6接触的处理

3.3.7后处理

3.4中间道次轧制过程的变形分析

3.5主要因素分析

3.5.1温度对轧制过程的影响

3.5.2轧制速度对轧制过程的影响

3.5.3摩擦系数对轧制过程的影响

第四章异型截面连续轧制过程的有限元分析

4.1筋条截面形状及孔型结构

4.1.1筋条截面形状

4.1.2孔型结构

4.2 A筛网筋条轧制过程的有限元分析

4.2.1模型的建立

4.2.2模拟结果分析

4.3 B型筋条的轧制过程模拟

4.3.1模拟结果分析

4.4 C型筋条的轧制过程模拟

4.4.1模拟结果分析

4.5实验验证

4.6主要参数对异型孔轧制圆坯时的影响

4.6.1温度对轧制过程的影响

4.6.2轧制速度对轧制过程的影响

4.6.3摩擦系数对轧制过程的影响

4.7实际应用

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录 攻读学位期间发表论文