多体非连续接触下回转窑筒体力学性能分析

回转窑筒体通过沿圆周均匀分布的垫板活套在多个滚圈里,构成了一种非连续多体接触体系。应用接触伪单元及组件技术,建立了筒体与滚圈的非连续多体接触模型。采用有限元法对非连续多体接触状态下的筒体进行数值仿真,得出了筒体的应力及变形情况。结果表明支承段筒体周向的等效应力呈锯齿状周期性变化,且在垫板位置出现了极大值,运转过程中,支承段、筒节段筒体变形呈现出类似于椭圆的凹凸交变形态,且距支承位置愈远,椭圆化程度愈小。筒体结构改进后,筒体最大等效应力减少18.2%,且各支承段筒体应力接近,有利于发挥各段筒体的潜能。     

回转窑托轮与滚圈间摩擦系数变化规律研究

许多大型回转窑在运转过程中窑体存在着轴向运动。托轮与滚圈间摩擦系数变化对窑体轴向运动起着重要作用。而托轮与滚圈间摩擦系数变化规律是研究回转窑轴向运动及进行轴向运动调控的首要问题，本论文对托轮与滚圈间摩擦系数变化规律进行了研究。     

冶金回转窑支承系统有限元分析

对工况下大型回转窑支承系统进行理论分析,根据轮带结构和工作特点,推导出轮带内壁受力分布公式,结合有限元仿真方法,对轮带与托轮组成的支承系统进行接触非线性仿真分析,获得回转窑支承系统的应力应变规律。通过Origin软件对应力应变数据的处理,得到轮带内外壁应力应变随角度变化的曲线图。由仿真实验数据可知,在轮带和托轮接触区域的应力值最大,应力集中明显。轮带存在周期性椭圆变形,引起筒体内部耐火砖剥离与掉落;托轮轮辐孔处是托轮的薄弱处,容易造成轮孔开裂。仿真分析对回转窑支承系统的优化设计与结构改进提供了理论指导,具有一定的实用参考价值。     

2^#回转窑弯曲测量与调整的探讨

回转窑弯曲变形是回转窑使用中比较普遍的问题,严重的弯曲变形会造成托轮底座断裂。地脚螺栓被拉断,混凝土基础破裂等,使窑无法正常运转。山西铝厂氧化铝分厂三车间2~#回转窑通过调整窑线、纠正滚圈垫板脱落、滚圈移位和加固基座等措施、解决了窑弯曲变形,保障了回转窑正常运行。初步掌握了回转窑弯曲变形的规律和改进方法。     

熟料窑滚圈开裂的焊接修复

熟料窑滚圈在交变应力的作用下易发生开裂。采用手工电弧焊的方法，成功地解决了该特大厚壁件的焊接，使用效果良好。     

高碳铬轴承钢中点状夹杂物的探讨

一、概述轴承以点或线接触的方式在复杂应力状态下服役,当承受高交变负荷时,因弹性变形而形成的接触面积依然很小,因此接触应力很大。所以,轴承应具有高的接触疲劳强度,并有一定的抗压强度、耐磨性、硬     

板材取样剪剪切过程数值模拟及实验研究

金属板材剪切过程是一种复杂的弹塑性大变形过程,本文根据板材剪切过程变形特点,利用ANSYS/LS - DYNA建立了金属板材取样剪剪切板材的有限元模型,进行了弹塑性有限元分析.通过仿真计算,获得了板材剪切过程的应力-应变状态,变形和力能参数,并在某钢铁集团公司取样剪上对剪切力进行了测试,结果表明,有限元模拟结果可靠,可作为取样剪的设计制造的依据.     

焊接非线性大梯度应力变形的高效计算技术

焊接应力变形具有高度非线性大梯度特征,其数值计算涉及到材料、几何与组织的非线性问题.基于热弹塑性有限元的焊接应力变形计算能全面反映焊接的温度场、应力变形场及其变化规律,对深入理解焊接过程起着越来越重要的作用.然而焊接热弹塑性有限元的复杂计算过程和高耗时性使得如何进行高效的焊接计算成为备受关注的学科前沿,正在逐步形成具有严格科学性的焊接应力变形高效计算技术.研究了这一领域的研究成果与进展,对焊接应力变形高效计算技术进行了分类,并探讨了其发展趋势.     

三辊楔横轧等内径空心件成形机理的实验研究

对三辊楔横轧等内径空心件复杂变形特性开展了实验研究,通过有限元仿真,分析了三维变形状态下轧件内部应力、应变场的全部信息和材料的流动规律,准确把握了在变形过程中应变、应力的分布规律.同时进行了实验轧制,得到了等内径空心件.     

网格过渡形式对焊接残余应力及变形的影响

大型复杂焊接结构件的焊接过程三维数值模拟因为计算量大而难以进行。采用有限元热弹塑性分析方法对平板对接接头进行数值模拟,研究了不同网格过渡形式对计算效率的影响规律,获得了几种网格过渡形式下对接接头焊接残余应力场和变形场,并对计算结果进行了分析。结果表明:无论焊缝及其附近热影响区网格过渡采用共节点形式,还是不共节点接触单元,仿真变形趋势均与实际焊后变形趋势一致,且误差控制在可控范围之内;采用共节点网格过渡,可以保证应力连续,同时提高计算效率;过渡单元为不共节点接触单元时,无论网格密度如何,接触面上纵向和横向残余应力均不连续;对于大型复杂焊接结构件,如果不关注后续的应力分布情况,可以采用接触过渡这种网格划分技术,既可以降低模型网格划分难度,提高计算效率,又可以获得较为准确的焊接变形。     

摩擦对高温合金复杂截面圆环多道次滚压成形不均匀变形作用

在高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形过程中,板料要经历多场多因素偶合作用下复杂的不均匀塑性变形和组织演化历程,特别是不均匀塑性变形通常是导致薄壁件成形起皱、椭圆和开裂等缺陷产生的主要因素。摩擦是描述环件与辊轮接触作用的主要参数,很大程度上决定着该环件多道次滚压成形过程中塑性变形的不均匀性,严重的影响着其滚压成形质量。为此,本文以有限元仿真为主并结合实验和理论方法,对高温合金GH4169薄壁w形圆环多道次滚压成形进行了系统的分析;进而提出了不均匀变形度的表征方法,研究获得了摩擦对高温合金复杂截面薄壁圆环多道次滚压成形不均匀变形的影响规律。结果表明：随着滚压成形的进行等效应力极值逐渐增大,且从动辊进给时环件弯曲部分材料变形量较大;随着驱动、从动辊与环件之间摩擦系数的增加,不均匀变形程度先减小,后逐渐增大;导向辊与环件之间的摩擦对不均匀变形度的影响不大。     

控制回转窑轴向窜动的液压系统分析

针对水泥企业中的关键设备回转窑在运转时窑体轴向窜动的控制问题,提出采用液压推力挡轮法。本文介绍了该方法的液压系统的结构、安装方法和工作原理,并分析了其特点。使用结果表明：采用液压推力挡轮,克服了其它控制方法的缺点和不足。降低了接触应力,提高了轮带、托轮和轴承的寿命,便于实现自动控制和提高窑的转速。     

筒形件三旋轮非对称旋压的刚粘塑性有限元模拟

三旋轮非对称强旋在大型筒形件热旋工艺中具有独特的优势,然而关于非对称强旋的研究开展较少。文章建立了三旋轮非对称强旋的有限元计算模型,通过对非对称强旋的三维刚粘塑性有限元数值模拟,揭示了非对称强旋的变形特点。研究结果表明,旋轮的非对称分布使得应力应变场沿周向呈非周期性分布,尽管旋轮Ⅱ和Ⅲ在空间位置上具有对称性,但是其接触区的应力应变速率分布却有较大差别,反倒是旋轮Ⅰ和Ⅱ的接触区应力应变速率分布颇为相近。旋轮的非对称分布使得旋压过程中不同旋轮相应的接触区大小不同,从而致使旋轮Ⅲ的塑性区小于旋轮Ⅰ和Ⅱ的塑性区,相应地旋轮Ⅲ的旋压力小于旋轮Ⅰ和Ⅱ的旋压力。变形场的分布能合理解释旋压时产生的伸长、胀径及隆起等现象。     

斜轧刚塑性有限元模拟中变形历史处理

在有限元分析中解决了斜轧变形区构形问题。为了解决稳态计算斜轧过程变形历史问题 ,提出了轧制复合道次法 ,为刚塑性有限元提供了处理方法。针对二辊斜轧穿孔中变形区复杂的边界条件和椭圆度、辊型、送进角、孔喉、顶头前伸量等与毛管扭转、滑移等关系做了分析。经实验验证其模拟效果与以往的计算方法计算结果有较大改进     

UCM轧机中间辊接触疲劳硬化层深度研究

通过现场跟踪、形貌观测、硬度检测和理论计算的方法,对UCM轧机中间辊在正常轧制周期内辊身表面接触疲劳硬化层深度进行研究,给出了正常轧制下机后中间辊磨削运维的建议,降低了该类轧机中间辊失效的风险。UCM轧机中间辊在正常轧制周期内,在轧制力和辊间循环接触应力的叠加下,其辊身表面产生接触疲劳硬化,辊身中部硬度可提升HSD 1~2,相应操作侧硬度与新辊相比变化不大,但传动侧由于轴向窜入受轧制力和循环接触应力的作用在距端部100 mm左右位置硬度会增加HSD 5~6,接触疲劳硬化明显。根据Hertz接触疲劳理论计算得出,在此工况下中间辊辊身表面最大剪切应力出现在轧辊表面以下0.3 mm左右（半径方向）,通过设计直径方向0.6 mm的修磨量可有效去除疲劳硬化层,使辊身表面硬度恢复至新辊硬度值,随后继续上机使用可有效降低轧辊失效的风险。     

The effect of a slightly concave-shaped roller on strip shape during rolling

The purpose of this paper is to understand the effect of thermal expansion of the roller during rolling on strip shape. The thermal expansion of the roller in rolling reported in related studies was used as the basis for the reverse compensation of the roller radius so as to create a slightly concave-shaped roller. Then the three-dimensional elastic-plastic finite element method was used to analyze the effect of roller shape on strip shape during rolling.

In the treatment of roller and strip contact problems an iteration procedure is proposed in this article, where the roller is regarded as a rigid body at the beginning of each step. The incremental displacement and contact force of the strip nodes were first calculated, and then entered into the first iteration loop, the contact forces of the strip nodes being allocated to the roller nodes to obtain the elastic deformation of the roller. The elastic deformation of the strip nodes (the deformation increment of the roller was added to the incremental displacement of the strip node). Then the new contact nodal forces were derived from the finite-element program for the strip. The above procedures were repeated to incorporate the new contact forces into the first iteration loop to obtain the compensated strip nodal incremental displacement. An error range was also designated as the comparison standard, comparing the displacement increments of the strip from two iterations to determine whether the iteration was completed.     

大型H型钢开坯轧制中的弹性轧辊仿真分析

为了研究在H型钢轧制过程中轧辊的受力与变形以及变形对轧件轧制的影响,本文以莱钢大型H型钢生产线HN900×300的开坯轧制为例,在有限元软件ABAQUS平台上基于弹性轧辊建立三维热力耦合有限元模型,并考虑了扭矩的单侧输入。根据仿真结果,本文重点分析了轧辊的应力规律和弹性变形。最后将轧辊受到的接触反力与生产规程上的轧制力进行对比,验证了该分析的可行性及有效性,为进一步研究H型钢连轧工艺提供参考。     

基于改进Lemaitre损伤模型的圆锥滚子孔型斜轧过程损伤预测

根据圆锥滚子热斜轧成形过程中的特点以及轧件的受力状态分析,改进了传统的Lemaitre损伤模型,充分考虑了正、负静水压应力状态下损伤演化的差异性,以及应变速率和变形温度变化对损伤演化的影响。将改进的Lemaitre损伤模型借助SIMUFACT平台的二次开发技术嵌入到圆锥滚子孔型斜轧有限元模型中,创建了圆锥滚子孔型斜轧的损伤预测模型。同时,采用同样的建模技术建立了轴承钢球孔型斜轧损伤预测模型,并与文献中的实验结果对比,验证了改进的Lemaitre损伤模型的可靠性。圆锥滚子孔型斜轧损伤预测模型的模拟结果表明,圆锥滚子热斜轧过程中损伤程度较大的区域主要为连接颈轴心及靠近连接颈轴心的区域,而且滚子小端心部损伤程度明显大于滚子大端。     

螺旋孔型斜轧中轧件工艺非圆面积计算

螺旋孔型斜轧是一种回旋零件加工新工艺,具有效率高质量好材料利用率高等优点。由于变形机理特殊复杂,至今该技术只在形状简单零件上得到应用。轧件在轧制过程中产生的非圆的大小是轧辊设计的重要参数,对轧件缺陷的产生和轧件精度有很大影响。通过分析轧件和轧辊几何关系,建立了轧制过程中轧辊和轧件关系的数学模型,在此基础上得到了轧件工艺非圆面积计算公式,并用实际轧制实验进行了验证,结果表明该公式可以准确的计算由螺旋孔型斜轧工艺产生的轧件非圆面积。     

钢管三辊连轧成型过程的有限元分析

本文采用弹塑性、大变形和接触非线性有限元法,应用MARC软件对Y型三辊两道冷轧钢管的成型过程进行了分析,得到了钢管在成型过程中横截面的变形图和应力应变的分布规律.根据数值计算结果绘制了钢管冷轧成型过程中的轴向应力、环向和径向应力分布曲线,根据应力分布规律分析了对成品钢管直径和壁厚精度的影响因素.研究成果可以作为冷轧钢管成型工艺参数和成型辊设计的参考.