不同规格高速线材减定径轧制变形和温度分析

为确定不同规格高速线材减定径轧制轧件变形和温度变化,借助有限元模拟的方法研究了4道次减定径轧制过程。模拟3种产品规格为8,12,16mm的圆钢。研究表明:高速线材减定径轧制产品规格越小,轧件变形程度和温升越大;轧件温升与等效塑性应变有关,轧件断面温度不均主要是由不均匀变形引起的。     

塑性有限元法在金属轧制过程中组织演化模拟进展

介绍了塑性有限元法在金属轧制过程中组织演化模拟的发展历程和新进展,包括刚塑性有限元法和弹塑性有限元法的理论基础;通过物理冶金模型有限元模拟轧制过程中的组织演变;元胞自动机与有限元结合进行轧制过程多尺度综合模拟;利用晶体塑性有限元研究轧制过程中成形极限、取向织构和空洞长大行为等。最后展望了其今后的发展趋势。     

塑性有限元在金属体积成形过程中应用的进展

塑性有限元法已经成为研究金属体积成形的重要方法。介绍了刚塑性有限元和弹塑性有限元的原理;综述了金属体积成形过程中锻造、挤压和轧制工艺有限元模拟的国内外最新应用进展,并分析了有限元法在不同工艺中应用的未来发展方向。最后总结了塑性有限元法在金属体积成形领域未来发展的难点和趋势。     

三辊楔横轧轧制空心轧件工艺参数对轧制力的影响规律

目的 研究分析5个工艺参数对轧制力的影响规律。方法 采用Deform软件建立三辊楔横轧轧制空轧件有限元模型,并对比模拟结果和实验检测结果中轧制力的变化规律,验证模拟结果的可靠性。利用正交实验法,全面系统分析各工艺参数对轧制力的影响规律。结果 轧制温度对轧制力的影响最大,其次是轧件轧后外径,然后是轧件内径,展宽角和成形角对轧制力的影响相对较小。结论 Deform软件模拟结果和实验中提取的轧制力曲线变化趋势基本一致,说明各工艺参数对轧制力的影响规律可靠。     

轧制单层晶铜箔滑移启动和应变局部化的晶体塑性模拟

在晶粒尺度采用晶体塑性有限元模拟极薄带材轧制成形过程,对优化和改进材料模型以及探究极薄带材塑性变形机制具有重要作用.箔材轧制成形性能主要依赖材料的微观结构(晶界、滑移系、取向).采用退火态的单层晶铜箔为原料,进行箔轧实验和晶体塑性有限元模拟.建立反映晶粒形貌、晶界和取向各向异性的单层晶铜箔晶体塑性有限元模型,分析极薄带轧制成形中单/多滑移系启动状态和应变局部化现象.为准确构建晶体塑性有限元模拟的初始晶粒结构,消除微观组织亚表面的影响,采用垂直晶界即在厚度方向上建立只有一层晶粒的铜箔晶粒模型.结果表明:晶粒各向异性影响单层晶铜箔的轧制变形机制;晶界处的变形和滑移系运动状态完全不同于晶粒其他位置;单层晶轧制变形的滑移状态表现出明显的各向异性,出现局部滑移带和应变局部化,随轧制变形量的增大,滑移差异显著增大;晶界两侧局部区域存在滑移和变形的显著差异,这为亚晶和微观裂纹源的形核提供了有利的位置.     

有限元方法在金属塑性成形中的应用

有限元法是应用于金属塑性成形数值模拟中的一种有效的数值计算方法.详细介绍了弹塑性、刚塑性、粘塑性3种有限元法.刚塑性有限元法适用于大塑性变形,包括板带、型钢轧制和环件轧制的模拟分析等.弹塑性有限元法在金属塑性成形数值模拟中应用最广.与刚塑性方法相比,弹塑性有限元法还能有效处理卸载问题,计算残余应力和应变.而粘塑性有限元法适用于金属热变形或强化不显著的软金属变形.同时,结合国内外最新的具体实例说明了这些方法在金属塑性成形领域中的具体应用,展望了有限元方法在金属塑性成形中的发展.     

304不锈钢线材椭圆孔型冷连轧过程有限元模拟

借助有限元模拟软件ANSYS/LS-DYNA对304不锈钢线材椭圆孔型两道次冷连轧过程进行三维弹塑性有限元模拟,得出轧件在轧制过程中的等效应力、应变、金属流动、宽展等结果。模拟所得轧件的宽展与实验值的对比证实了利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行模拟的可靠性。     

中厚板轧制变形过程的温度场数值模拟

温度是中厚板轧制生产过程中一项重要的工艺参数。通过分析轧件轧制过程的传热关系,对中厚板的轧制过程进行了一定的简化,采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对轧制过程的温度场进行了数值模拟,模拟结果与实际相符,为生产轧制过程和工艺参数优化提供了重要的参考依据。     

基于有限变形理论的齿轮楔横轧制坯热力耦合模拟

楔横轧齿轮轧制成形是一个全新的课题,在轧制过程中轧件的变形、温度场及力能参数都有待研究。将楔横轧技术与齿轮范成加工原理相结合,设计了楔横轧齿轮轧制的模具,给出了楔横轧齿轮轧制成形热力耦合本构模型,并在SuperForm平台对轧制成形过程进行了有限元模拟,获得了轧件在成形过程中的变形规律、温度场分布及力能参数变化等数据,详细分析了数值模拟结果,为进一步研究齿轮楔横轧制坯提供参考。     

复合成形轧制铜极薄带变形局部化的晶体塑性有限元模拟

随极薄带厚度的进一步减薄，轧制极薄带变形由于轧件厚度/晶粒尺寸比值小的尺寸效应和变形程度导致各向异性与局部化已完全不同于轧制厚件时的变形特性。采用具有拉拔-压缩-剪切复合成形功能的微型异步轧机开展系列厚度铜极薄带的箔轧实验，结果表明复合成形轧制工艺和极薄带尺寸显著影响轧制力能参数与箔材质量。宏观有限元理论已不再适用出现这些新现象的极薄带轧制变形的建模。将嵌入初始晶粒形貌和取向等微观组织结构信息的介观晶体塑性有限元模型(CPFE)用于复合成形条件下铜极薄带轧制变形局部化的模拟与分析，指导箔轧工艺优化和提高箔材质量。晶粒层次的晶体塑性有限元模型，准确预测了单层晶铜极薄带轧制变形局部化的现象和趋势，模拟与实验的轧制力吻合较好，尤其是各向异性。随上下工作辊异速比的增大，箔材厚度方向剪切变形增强，变形带、滑移带形成且局部化趋势显著。晶粒变形局部化的差异，对轧制制备极薄带材的控形控性造成困难。     

输出轴楔横轧成形空心缺陷的研究

针对输出轴轧件出现的空心缺陷现象,采用有限元与实际轧制相结合的方式,对楔横轧轧件成形过程中应力应变场进行了分析,发现轧制过程中轴向金属运动阻力太大,是引起工件出现空心缺陷的原因。通过将二次轧制模的基圆高度整体降低,减小了金属轴向流动的阻力,从而避免了轧件空心缺陷的产生。     

基于ANSYS的四辊精密轧钢机轧辊的设计分析

通过ANSYS对3T精密轧钢机用不同直径轧辊在轧制同截面轧件轧制过程的有限元分析，揭示了在轧制过程中应力及轧制力随轧辊直径变化的分布规律，对轧辊的改进设计具有指导意义。     

三维稳态板轧制过程的再生核质点法模拟

介绍了用再生核质点法求解刚塑性可压缩材料体积成形的基本原理,利用罚函数满足本质边界条件,积分过程采用有限元背景网格,对边界和内部采用不同的高斯积分求解方案,采用砖形影响域的张量积核函数。模拟求解了三维稳定状态板轧制过程,并将模拟结果与文献中的实测值和刚塑性有限元求解结果进行了比较,结果吻合良好,为解决具有网格畸变问题的体积成形过程奠定基础。     

铜包铝复合材料轧制变形过程模拟及轧制力计算公式

基于对铜包铝双金属复合材料轧制变形过程进行的有限元模拟,建立了双金属复合材料轧制变形分区模型,可分为弹性区、单材料塑性区、后滑区、揉轧区和前滑区.以铜的体积分数为变量,对不同铜含量的铜包铝复合材料的轧制过程进行模拟,在单一材料轧制力理论计算公式的基础上,提出了双金属复合材料轧制力的理论计算公式,通过对铜包铝复合材料轧制的试验和不同压下率下的铜包铝双金属复合材料轧制成形的有限元模拟,对所推导出的轧制力公式进行了验证.     

中厚板头部翘曲的有限元模拟分析

利用二维非对称轧制有限元模型对引起中厚板头部翘曲的主要影响因素进行模拟研究,结果表明送入角、变形区几何形状系数与轧件头部翘曲方向及翘曲程度具有一定的关系和规律,并从外端、变形特点、质点流动以及附加应力方面对所得结果进行了分析讨论。此有限元模拟结果对实际生产具有一定的参考价值。     

AZ31镁合金板材轧制过程边裂形成原因分析

针对AZ31镁合金板材轧制过程中出现边部裂纹的问题,采用数值模拟方法研究了AZ31镁合金板材轧制过程中轧制温度对板材边裂的影响,利用实验室热轧试验方式研究了AZ31镁合金板坯宽厚比、轧制道次数以及工作辊直径等工艺参数对镁板边部裂纹的影响.研究表明,边裂的产生多数情况是由于几种因素共同作用的结果,其主要影响因素有轧制温度、道次加工率、轧辊直径以及板坯宽度和厚度等.在其他条件不变的情况下,减少板材宽厚比,可降低边部所受拉应力,有利于减少横向裂纹产生;当b(R·△h)~(1/2)时,随着板材宽度增加,轧制力逐渐升高,边部产生横向裂纹的几率增加;对于相同规格板坯,随着辊径增大,轧制过程中板坯的宽展量和所受摩擦力逐渐增加,有利于发挥板材塑性从而减小边部裂纹产生的趋势.     

修正GTN模型及其在预测硅钢冷轧边裂中的应用

考虑剪应变对微孔洞损伤演化的影响, 对GTN损伤模型的损伤演化机制进行修正, 建立了适用于不同应力三轴度水平的损伤模型. 结合隐式应力更新算法和显式有限元计算, 采用VUMAT子程序实现了修正GTN模型在有限元软件ABAQUS中的数值计算. 通过模拟纯剪切和剪切-拉伸两组试样的损伤演化和断裂行为, 验证了修正GTN模型在不同应力三轴度承载条件下的有效性. 运用修正GTN损伤模型模拟含边部缺口的带钢在轧制过程中裂纹的萌生和扩展行为, 模拟结果与实验相一致, 表明该模型可有效地用于带钢缺陷在轧制过程中扩展行为的分析和预测. 模拟和实验结果表明, 带钢边部缺口在轧制过程中, 缺口前沿和后沿均会萌生裂纹, 且后沿裂纹扩展更为明显.     

H型钢万能轧制宽展分析

借助有限元分析软件MSC．SuperForm2004对H型钢万能轧制进行了模拟，着重讨论了轧件的万能轧制不同阶段，宽展在孔型中的变化规律，由模拟结果可知万能孔型中轧件翼缘的端部，不接触轧辊；变形主要靠变形渗透，变形量很小；且变形渗透随道次的增加而明显。轧边机孔型中，翼缘的端部也基本不接触轧辊，只是在最后一两道次才对翼缘端部进行加工。合理制定万能压下规程对翼缘压下量的设定可以对翼缘端部的宽展进行有效的控制。     

TA2异型钛材冷轧过程的有限元模拟研究

应用商业有限元模拟软件DEFORM-3D对TA2异型截面冷轧过程进行了数值模拟,分析了轧件稳定轧制时的等效应力、等效应变分布规律,并且研究了不同侧斜度下孔型对金属变形的影响,总结出了侧斜度对宽展的影响规律.     

φ70～80轴承钢棒材轧制过程的孔型设计及三维模拟

开发了采用300mm方坯生产φ70～80mm规格GCr15轴承钢棒材的孔型系统.利用有限元软件MSC.Marc,建立了该生产过程的三维有限元模型.借助MSC.Marc软件的二次开发功能,将GCr15钢的微观组织演变模型与轧制过程的热力耦合有限元模型相结合,预测了该生产过程中的轧制力、轧件变形情况及轧件内部温度、应变、应...