板带热轧三维有限元热力耦合仿真分析

采用更新的Langrange方法及大变形热力耦合有限元法对热轧过程进行了热力耦合仿真分析,经过多道次轧制仿真后,得出了轧件的温度场和轧制力分布以及每道次轧件入口与出口温度大小及轧制力的大小,并进行了现场工业实验对仿真结果进行了验证,计算结果表明,仿真所得结果与实测结果误差很小,均在5%之内,从而证明模型是正确的,能够很好的运用于热轧过程的参数计算和研究,并对以后热轧工艺参数匹配规律研究以及板形控制研究提供重要的分析平台和起到重要的指导作用.     

U71Mn钢重轨轧制全过程中轧件温度场的有限元模拟

采用抽取中间截面网格拉伸的建模方法,同时根据前后节点的位置对应关系加载温度数据,对U71Mn钢重轨轧制全过程中轧件的温度场进行了三维热力耦合有限元模拟;另外,利用红外线测温仪对不同阶段轧件表层的温度进行在线测量,并与模拟结果进行对比。结果表明:形状不规则的重轨截面使得其横截面在轧制过程中的温度分布十分复杂;随着轧制的进行,轧件表面尤其是圆角处温度下降剧烈,心部温度先升高后下降,最终在轨底和轨头的心部形成两个高温区;温度的测量结果与模拟结果比较吻合,验证了有限元模型的有效性。     

板带粗轧过程热、力、组织耦合三维有限元模拟

根据某厂2050热带钢粗轧机组轧制工艺，借助物理冶金组织演变模型，利用非线性有限元法开发了热连轧过程热、力、组织耦合三维刚塑性有限元模型。运用该模型对低碳钢SS400的现场实际轧制情况进行仿真计算，得到轧件三维变形场、温度场及显微组织的分布规律。模拟得到的轧制力能参数、粗轧出口温度与现场实测结果吻合很好。     

基于数值模拟的线材轧制成形过程研究

通过对线材热连轧过程传热关系进行分析,利用热力耦合弹塑性有限元方法建立了线材与轧辊的三维数值计算模型,结合热轧生产线的实际情况,对高速线材轧制生产线预精轧区六道次轧制过程中的温度场、轧制力与轧制力矩进行了模拟计算。分析了变形区内温度场的分布和变化规律,探讨了轧制过程中所涉及的几何、材料和边界条件等多重强非线性问题,计算结果为生产工艺制度的改进、工艺参数的优化以及微观组织变化规律的研究提供了理论依据,对现场生产也有重要的参考价值。     

轧制过程弹性辊三维热力耦合仿真分析

为得到轧制过程中轧辊、轧件的应力、温度分布，采用有限元软件LS-DYNA，通过三维热力耦合弹塑性有限元方法，在轧辊为弹性体的条件下，对钢材的平辊热轧过程进行了仿真分析。详细介绍了有限元模型的建立，材料参数、边界条件及载荷的定义。仿真分析结果表明：轧制过程中接触弧内轧辊表面受三向压应力的作用，在垂直于轧辊轴线的平面内剪应力呈现交变现象；同时得到了轧辊表面温度呈周期性变化的结果。     

非稳态轧制过程的热力耦合刚塑性有限元模拟

采用三维大变形热力耦合刚塑性有限元法对平板轧制咬入阶段进行仿真,仿真条件与实际轧制过程一致。将仿真结果与实际生产数据进行比较,结果表明采用该方法对非稳态轧制过程进行仿真是可行并且可靠的。研究了非稳态阶段的轧制力分布特点和轧件的变形特点,分析了轧件表面温度对头部厚跃现象的影响规律。     

非稳态轧制过程的热力耦合刚塑性有限元模拟

采用三维大变形热力耦合刚塑性有限元法对平板轧制咬入阶段进行仿真,仿真条件与实际轧制过程一致。将仿真结果与实际生产数据进行比较,结果表明采用该方法对非稳态轧制过程进行仿真是可行并且可靠的。研究了非稳态阶段的轧制力分布特点和轧件的变形特点,分析了轧件表面温度对头部厚跃现象的影响规律。
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铝合金热轧过程塑性变形分析

根据弹塑性热力耦合大变形有限元理论,获得热轧过程中的数值仿真模型,分析轧制过程中轧件单道次轧制的变形规律以及平均应变率、摩擦因数等参数对轧制变形的影响。计算结果表明,轧件的应变在轧制过程中逐渐增大,并且在轧件表面的应变要大于其中心应变;轧件表面在轧制入口处应变率最大,轧件中心最大应变率发生在接触区约1/3处;轧件表面应变受摩擦因数的影响较大,轧件中心处应变及整体应变率受摩擦因数影响较小。     

Y型三辊连轧过程热力耦合弹塑性有限元分析

借助有限元分析软件Marc,采用大变形热力耦合弹塑性方法,对Y型三辊连轧过程进行了模拟仿真,分析了Y型三辊轧机轧制过程中轧件的变形和轧辊的轧制力、轧制力矩的变化趋势.     

基于线材轧制成型的三维热力耦合弹塑性有限元研究

运用有限元软件MSC.MARC及其接触分析技术,准确地模拟出了高速线材中轧区五机架热连轧过程。轧件与轧辊均采用真实尺寸,计算并分析了轧制过程中的金属流动、轧制力、轧制力矩、应力与应变的变化规律,特别是分析了轧件在各道次轧后温度场的分布值,模拟结果准确可靠。基于此可为工艺参数的优化提供依据,也对实际生产有重要的指导意义。     

Analysis of thermal contribution to the measurement uncertainty in step gauge calibration

Thermal expansion errors represent an important source of measurement uncertainty in precision length measurements. The authors present research performed on thermal error minimisation in calibration of step gauges, with the goal to develop a new high precision procedure for step gauge calibration in the Slovenian National Dimensional Metrology Laboratory. Thermal conditions during step gauge calibration were analyzed by using a combination of experimental measurements and Finite Element Method (FEM) simulations. Good final agreement between the experimental measurements and the simulation proves that the FEM simulation is a useful tool for studying and compensating thermal errors. The final outcome of the research is a non-linear model for compensating thermal expansion of a step gauge during calibration in a microclimatic chamber, where the temperature is controlled within the limits of (20 ± 0.1) °C. Different types of step gauges were examined and modelled which are used commonly for testing the performance of Coordinate Measuring Machines (CMMs). The results show that the developed error compensation method is effective enough for our metrology purposes as regards measurement uncertainty.     

热带钢连轧多场耦合演变过程有限元分析

根据物理冶金组织演变规律和经验公式，开发了金属热变形过程耦合组织演变的计算模块。结合某厂2050热带钢连轧工艺过程，利用非线性刚塑性有限元法，建立热连轧过程热、力、组织的多参量耦合仿真模型。运用该模型对2050现场实际轧制过程进行模拟计算，分析了轧制过程轧件变形场、温度场及显微组织的演变规律。模拟得到的轧制力能参数、温度、组织分布与实测数据基本一致。     

基于生死单元法的双辊铸轧过程热-力耦合数值模拟

以二辊160mm×150mm立式铝带实验铸轧机为对象,基于MSC.Marc商用有限元软件及其二次开发接口,引入纯铝固-液两相材料本构模型和界面压力热阻数学模型,建立了双辊铸轧过程热-力耦合非线性有限元模型。采用生死单元法模拟铝液的连续浇入,解决了辊套和铸轧区铝带材间的连续耦合传热问题。通过数值模拟,给出了铸轧速度、浇铸温度、熔池高度等因素对KISS点位置和辊面温度时间历程的影响规律,并对典型工况温度模拟结果进行了实验验证。     

大棒材芯部疏松缺陷控制与负张力轧制工艺研究

以某厂直径150mm大棒材连轧机组为对象,将大规格连铸坯芯部疏松视为体积可压缩材料,利用刚塑性有限元方法,建立了非均质大棒材轧制过程三维热-力耦合非线性有限元模型,采用数值模拟方法研究了机架间张力对疏松缺陷致密压实的影响规律。结果表明,采用负张力轧制比自由轧制或微张力轧制能更有效地压实芯部疏松缺陷。从各道次孔型充满度和出口断面形状、轧制力能参数等方面探讨了实施负张力轧制工艺的可行性。     

以MSC.Marc为基的极片粉末轧制有限元模拟

粉末轧制工艺中的力学行为较难通过传统的数学模型综合准确地研究。但是基于有限元方法的数值模拟为研究粉末轧制过程中的力学特性提供了一种灵活高效的途径。在有限元方法中可以同时引入复杂的几何模型、材料本构模型和摩擦模型等多种信息,能够对轧制过程的材料流动及力能参数进行预测,可以更准确地综合研究粉末轧制的力学特性。     

金属粉末轧制工艺及其数值模拟

金属粉末轧制工艺能够生产一般工艺难于或无法生产且成分精确、质地均匀、性能优良的带材,是一种制取高性能以及特殊用途材料的很有前途的粉末冶金成形工艺。粉末轧制工艺中的力学行为较难通过传统的数学模型综合准确地研究。基于有限元方法的数值模拟为研究粉末轧制过程中的力学特性提供了一种灵活高效的途径。在有限元方法中可以同时引入复杂的几何模型、材料本构模型、摩擦模型等多种信息,能够对轧制过程的相对密度、材料流动及力能参数进行预测,可以更准确地综合研究粉末轧制的力学特性。从而有效地为轧制工艺的制定、润滑方案及设备的优化设计提供帮助。     

板材调宽轧制头部形状控制有限元分析

利用数值仿真技术建立立轧／平轧三维热应力耦合有限元模型，对宝钢2050粗轧区实际工况进行仿真计算。计算所得的带钢头部形状与实测结果吻合很好，说明所建模型合理且有效。针对宝钢2050现场轧制实际问题，研究了立轧／平轧过程带钢头部的非稳态变形规律，给出了立轧头部等效应力、等效应变及厚向位移分布规律。根据模拟计算数据建立控制带钢头部形状的短行程控制模型。通过对比分析可知，所得新模型比原模型能更好地改善头部形状及减少切损量。     

热轧带钢尾部鱼尾形状与控制研究

采用刚塑性有限元法建立立轧／平轧三维热应力耦合有限元模型，并对宝钢2050热轧带钢粗轧机组轧制过程进行了全过程模拟。模拟所得的带钢尾部形状与现场图片吻合良好，有效地验证了计算模型。通过有限元仿真计算，研究带钢尾部鱼尾形状形成机理，得到了粗轧各道次轧后带钢尾部鱼尾切损的分布规律。提出了立轧／平轧负张力控制轧制带钢尾部的方法，通过计算表明该方法能够有效减少带钢尾部鱼尾切损量。建立了E】机架新的短行程控制模型，通过对比分析可知新模型比原模型能更好地改善尾部形状。     

线材热轧过程的三维热力耦合有限元模拟

运用有限元软件MSC.MARC及其接触分析技术,准确模拟了高速线材中轧区五道次热连轧过程.采用真实尺寸,计算并分析了轧制过程中的金属流动、轧制力、轧制力矩、应力、应变以及温度场等的变化规律,模拟结果为工艺参数的优化提供了依据,也对实际生产有重要的参考价值.     

三辊楔横轧空心件成形机理的研究

利用刚塑性有限元,基于Deform-3D平台建立了三辊楔横轧空心件的有限元热力耦合模型.通过模拟计算,分析了轧制过程金属的流动规律,研究楔横轧轧件上每一点的应力、应变场分布以及轧辊的力能参数.研究结果对解决零件精确成形和提高轧件质量具有理论意义和实用价值.