基于接触摩擦量化作用的镁合金轧制力预报研究（英文）

针对镁合金热轧制工艺,通过协调有限元分析结果及物理试验数据,提出一种关于热轧制接触摩擦因子的确定方法,耦合多轧制工艺参数进一步拟合出其求解关系式,工艺参数包括:轧制温度,轧制速度以及压下率。在之前对AZ31B镁合金板材轧制过程轧制力预报模型及温度场数学模型建立研究的基础上,综合考虑接触单位压力及摩擦应力两方面因素的作用,对前期轧制力预报模型进行了优化重构,经确定接触摩擦作用到轧辊的压力约占整体轧制力的4.36%。     

接触摩擦对铝箔轧制参数的影响

在铝箔轧制中,接触摩擦对轧制变形区参数影响显著,采用弹塑性有限元方法,借助非线性有限元软件MSC.Marc对轧制过程进行计算,分析了接触摩擦对轧制力、出口厚度等轧制参数的影响,并将计算结果与现场数据进行对比,验证了模型的可靠性.其结论对轧制工艺参数的优化有重要意义,同时为在线的铝箔轧制板厚自动控制提供了参考控制模型,缩短了在线的调试时间.     

基于模糊神经网络的冷连轧机轧制力预测

建立了一种基于数学模型和模糊神经网络共同作用的冷连轧机轧制力预测模型,通过数学模型描述轧制接触面积,模糊网络预测轧制单位压力.提出将Hough变换应用于神经网络的参数确定,从而使最终设计的网络具有最佳结构参数.试验研究证明了所设计模型具有较强的泛化能力和鲁棒性,大大提高了轧制力的预报精度.     

薄板轧制的接触摩擦及其对轧制力的影响

借助非线性有限元软件Marc,采用弹塑性有限元方法对轧制力进行了模拟,模拟结果与实测值对比说明计算模型是精确可靠的。利用此模型,在压下量及其他条件不变情况下只改变接触摩擦,计算了接触摩擦的改变对轧制力的影响。得出了轧制力沿接触弧的分布、摩擦力沿接触弧的分布及接触摩擦与轧制力的关系等一些有意义的结果。     

模拟轧制过程的镁合金带材动态接触传热机理

改进接触传热测量装置，利用有限元模拟镁合金轧制过程辊缝界面的瞬态换热特性，以准确分析温度、压力和粗糙度对接触传热系数的耦合影响。结果表明，接触传热存在2个明显的临界阈值。当温度在150℃以下且界面压力低于22.1 MPa时，存在良好的线性规律。当超过第一阈值后，接触传热明显增强，呈现显著的非线性特征。另外，当界面压力超过50 MPa（第二阈值）且温度超过300℃时，接触传热很快趋于稳定。显然，此时的第二阈值与镁合金带材表面摩擦峰的弹塑性变形直接相关，通过增加微接触面积和摩擦峰的交互扩散，从而形成高压接触传热。基于这一现象的规律特征，有助于精确控制辊缝的接触界面温度，便于设计合适的轧制参数或优化轧制工艺。     

平整机轧制力模型在锡板连退中的研究与应用

轧制力是影响带钢平整质量的关键因素。通过分析平整机轧制力模型,充分考虑该平整机的设备工艺特点和实际工况,建立锡板连退平整机合适的轧制力模型。基于目标函数最小值,采用粒子群优化算法,通过调整模型参数提高轧制力模型预报精度。实际应用结果表明:该轧制力模型具有较高的预报精度,对实际现场具有较好的指导作用。     

镁合金板材轧制边裂的预测和流变-损伤分析(英文)

研究镁合金板材轧制过程中的温度变化、边裂和轧制力,建立热-力-损伤耦合有限元模型。采用楔形试样研究压下量对温度、损伤和轧制力的影响。结果表明:随着压下量的增加,轧制力增大,镁板的温度降低;当压下量大于51.6%时,发生边裂,此时损伤值大于0.49;镁板轧制中的塑性?损伤是空洞发展、剪切变形和应变积累综合作用的结果。     

基于Deform-3D的镁合金管轧制成形数值模拟与试验研究

提出用阿塞尔轧管机轧制镁合金管材,利用UG软件建立三维模型,基于Deform-3D软件模拟AZ31镁合金管轧制过程,确定模具参数和轧制工艺参数。通过试验研究,与数值模拟结果进行对比分析,验证镁合金管轧制成形的可行性。在XJP-6A型金相显微镜上对轧制前后的镁合金管组织结构进行分析,结果表明,轧制过程中产生大量位错,通过动态再结晶,晶粒得到细化。在数值模拟基础上,分析轧件的等效应力场、等效应变场和轧制力变化规律,为进一步研究轧制工艺和提高产品质量提供较为可靠的依据,对于研究多道次的轧制及镁合金管成形有一定的参考价值。     

冷轧机组升降速过程轧制压力变化模型及其影响因素研究

针对冷轧机组升降速过程轧制压力波动较大的问题,充分考虑到冷轧机组的设备与工艺特点,在分析了冷轧机组轧制速度与轧制压力关系及其影响因素的基础上,提出一套冷轧机组升降速过程轧制压力变化模型,定量分析了不同轧制工艺和润滑工艺等条件下轧制压力随着轧制速度的变化,并给出轧制压力波动的控制策略,最后将相关理论应用到生产实践,开发出了一套《冷轧机组升降速过程轧制压力变化模型预报软件》,实现了现场对升降速过程轧制压力变化的预报。     

CSP生产线轧制力模型研究

根据Sims公式和Bland-Ford-Hill公式计算了武钢CSP生产线7机架的轧制力,并与实际轧制力对比分析,偏差较大。这是由于CSP线采用了工艺润滑,摩擦状态复杂,现有模型不再适用,为此,针对CSP线建立了新的轧制力数学模型。结果表明,新模型计算值与实测值基本吻合,计算精度较好,预报准确率大幅提高。     

镁合金热连轧过程数值模拟

针对镁合金热连轧过程中已发生边裂的问题,采用ANSYS变形热力耦合数值分析法,对 AZ31镁合金板在350℃、0．5 m·s-1轧制速度下的三道次连轧过程进行了有限元模拟,并应用LS-DYNA后处理器对轧制过程中镁板不同部位的温度、应力分别进行了分析,并对模拟结果进行实验验证。研究结果表明：热连轧过程中,首道次镁板温降值较大,而且不同位置的温降幅值不同;此外,轧制过程中镁板边部中心层应力始终大于中部表层应力值。轧制过程中温度的不均匀变化以及边部应力集中使得镁合金在热连轧过程中易于发生边裂。     

攀钢1 220 mm冷连轧机轧制力模型参数自学习分析

在冷连轧过程控制中,影响轧制力模型预报精度的主要因素是材料的屈服应力和摩擦系数。攀钢1 220 mm冷连轧机屈服应力模型通过机架屈服应力自学习、材料等级屈服应力自学习以及材料类别屈服应力补偿来确保屈服应力模型的计算精度。为提高摩擦系数模型的计算精度,除了在模型中充分考虑轧制速度、轧辊粗糙度及轧辊磨损等影响因素外,还引进了低速摩擦系数的自学习形式。另外,攀钢1 220 mm冷连轧机轧制力模型针对特定的轧制条件分别采用调整屈服应力和摩擦系数的自适应学习方法,在实际应用中能够迅速提高轧制力模型的预报精度。     

主应力法计算蛇形轧制的轧制力

使用主应力法建立蛇形轧制过程中轧制力与轧制力矩的解析预测模型。将解析模型的计算结果与实验结果进行比较,验证了解析模型的准确性。运用该模型对蛇形轧制过程中不同的异速比、轧辊偏移距离、压下量和摩擦系数对轧制力和轧制力矩的影响规律进行研究。同时研究"搓轧区"对轧制力和轧制力矩的影响。结果表明,异速比的增大将导致"搓轧区"的增大,从而使轧制力和上轧辊轧制力矩减小,下轧辊轧制力矩增加。当异速比增大到速度较大的轧辊带动速度较小的轧辊时,慢速轧辊的轧制力矩将变为负值。轧辊错位距离的增大导致"搓轧区"减小,从而导致轧制力增加,上、下轧辊轧制力矩减小。压下量的增加导致"搓轧区"的减小,从而导致轧制力和上、下轧辊轧制力矩的增加。轧辊与轧板之间摩擦系数的增加使"搓轧区"减小,同时导致轧制力和上、下轧辊轧制力矩同时减小。研究为蛇形轧制在超大厚度板材制造中的应用,提供了理论基础。     

楔形长板辊轧过程中工艺参数的模拟优化

为了获得综合性能良好的某7A04铝合金楔形长板辊轧件,结合其复杂的形状结构特点,提出采用整体辊轧成形的工艺方案。通过在轧辊上开设一定形状的孔型,用来成形出满足尺寸要求的轧件。并对所提出的工艺方案进行有限元模拟,在控制其他工艺参数不变的条件下,通过模拟不同温度、辊轧角速度、摩擦系数条件下辊轧力的大小变化情况,总结出不同工艺参数下辊轧力的变化规律。最终确定了合理的辊轧工艺参数为:温度470℃,辊轧角速度0.1 r·s~(-1),摩擦系数0.7,且工艺试验得到的辊轧件与有限元模拟得到的辊轧件形状尺寸基本一致。     

AZ31B镁合金中厚板轧制热力耦合场数学模型

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机对铸态AZ31B镁合金圆柱试样进行了宽范围变形条件下的热压缩试验,拟合热压缩试验数据,针对镁合金应变软化特性建立了一种新的热力本构模型;依托于Deform-3D对镁板的实际热轧过程进行了热力仿真分析,依据轧制理论假设、宏观连续介质力学以及热力学原理,采用数学解析的方法建立了镁板热轧制区域中的应变、应变速率值分布模型以及三维温度场、应力场数学模型。研究结果表明:新建的热力本构模型预测精度较高,平均相对误差为5.1%;建立的轧制变形区域中的应变、应变速率值分布模型,温度场数学模型以及热力耦合场数学模型不仅形式简单易于为生产利用,更能精确表征中厚规格镁板热轧制过程中的热-力耦合变形机制。     

带钢热连轧精轧过程轧制力模型研究

在精轧过程中变形区不仅存在粘着区,而且存在着滑动区,但是大多数轧制力计算模型都从变形区全粘着出发,采用以西姆斯公式为基础的简化回归公式。本文将轧辊与带钢接触表面分为粘着区和滑动区;考虑了摩擦力在轧制过程不断变化,得出了不同轧制道次下摩擦力影响系数的回归公式;并且考虑了不同钢种轧制时残余应变对变形抗力的影响,建立了精轧轧制力预测模型。通过与某钢厂实测数据对比,该预测模型具有较高的计算精度。     

滚压有限元模型数值模拟

滚压数值模拟是制定滚压工艺、预测滚压后工件表面残余应力分布,以及判定工件疲劳性能的重要工具。目前的滚压数值模拟主要集中在对曲轴以及回转体的分析,少有的对平面滚压数值模拟中,大多数也只分析了单圈或不到一圈的滚压过程,而且与实际滚压工艺存在较大的区别。为弥补以上不足,该文采用有限元商业软件ABAQUS提供的Explicit模块,并结合python编程语言,开发了更接近于实际的滚压模拟过程;采用该模型研究了滚压力的大小、滚针直径、表面摩擦系数等对于残余应力分布规律的影响,并通过H13钢的滚压实验,对模型模拟结果进行了验证。     

Effect of Cold Rolling Parameters on the Longitudinal Residual Stress Distribution of GH4169 Alloy Sheet

For plastic deformed parts, the dimensional accuracy is significantly affected by residual stresses and so does the performance in service. Therefore, the rolling process of GH4169 alloy sheet at room temperature was investigated by finite element method. The effects of rolling reduction, friction coefficient, rolling velocity and initial stress on the longitudinal residual stress distribution over the thickness of GH4169 alloy sheet were analyzed. The results show that the values of longitudinal residual stress can be slightly reduced by increasing the rolling reduction and velocity. The longitudinal residual stress over the thickness distributes as ‘‘V' type or weak ‘‘W' type. The initial stress mainly has an effect on the longitudinal stress in the backward slip area. But the friction coefficient has remarkable influence on longitudinal residual stress. With the friction coefficient increasing from 0.1 to 0.5, the value of longitudinal residual stress on the sheet surface is reduced by 282 MPa. Simultaneously, the tensile stress turns into compressive stress with a strong‘‘W' type distribution.     

轧制速度对AZ31镁合金管材冷轧成形的影响

轧制速度是三辊式冷轧成形过程中关键的工艺参数,决定其力学特征及温升情况。基于此,本文以冷轧AZ31镁合金管材为研究对象,通过全流程数值仿真计算,对比分析不同轧制速度在各特征变形段对等效应力、等效塑性应变及节点温度的影响规律。结果表明,等效应力、等效塑性应变及节点温度均随轧制速度的增大而增大。通过元胞自动机模型及实验等手段,探明了晶粒在轧制过程中产生连续再结晶并细化的初步组织演变规律;对比分析实验与模拟结果并结合多方面因素,得到800mm/s的轧制速度可以更好的满足工艺要求的结果,为冷轧镁合金管材轧制速度的选择提供依据。