宽厚板压力矫平压下模型理论建模与有限元分析

宽厚板压力矫平过程由于缺少精准可靠的压力矫平模型,工艺参数的设定主要依靠人工经验,制约了生产效率和产品质量的提升。针对实现全自动压力矫平关键瓶颈问题——压力矫平模型进行研究。采用弹塑性力学理论,结合压力矫平过程的特点,建立宽厚板压力矫平数学模型;在材料力学性能参数、初始平直度或曲率已知的情况下,自动计算出压平力、压头行程等参数;根据压力矫平模型计算出的数据,采用有限元方法模拟压力矫平过程,获得板材各节点位置和位移数据,计算出压力矫平后宽厚板的平直度。结果表明,各种工况下宽厚板的平直度小于2 mm/m,优于宽厚板的交货标准,证实了模型的可靠性。     

蛇形轧制复合成形镁/铝板材的弯曲曲率研究

针对镁/铝板材轧制复合在轧后容易出现弯曲问题，提出了蛇形轧制复合工艺，以达到降低轧后弯曲曲率并提高界面结合强度的目的。利用ANSYS LS-DYNA有限元软件，研究了蛇形轧制复合过程中不同错位量、异速比、压下量、层厚比及轧制温度对轧后复合板的弯曲曲率的影响规律，并开展轧制复合实验，验证了有限元计算结果的准确性。结果表明，与异步轧制相比，蛇形轧制可有效降低轧后复合板弯曲曲率。相同轧制条件下，异步轧制轧后弯曲曲率随着异速比的增大而增大，随着压下量及层厚比的增大而减小。蛇形轧制错位量可对轧后弯曲抑制产生明显的效果，在一定范围内，复合板的弯曲曲率随错位量的增大而减小。当初始板厚为50 mm、层厚比为2:3、压下量为30 mm、轧制温度为400℃、异速比为1.05和错位量为30 mm时，轧后复合板接近平直。     

基于流函数法的铝合金板材异步轧制应变计算数学模型

作为一种剧烈塑性变形技术，异步轧制是提高铝合金板材变形均匀性的重要方式。但由于异步轧制中存在多变量、强耦合、非线性等特点，其厚度方向变形机制难以精准解析。为深入研究异步轧制厚度方向变形情况，建立了一种板材异步轧制沿厚度方向应变计算模型。根据轧制过程的运动学特点，变形区被分为刚性-塑性-刚性区。在此基础上对变形区边界条件进行了修正，并采用流函数法建立近真实的运动学容许速度场。根据最小能原理和线性化积分手段建立了轧制功率消耗模型，解决了计算过程中的多参量非线性耦合问题，实现了变形区边界模型的快速计算。结合速度分量与应变速率分量，最终建立了异步轧制轧后应变计算模型。为了验证理论模型的准确性进行了数值模拟与异步轧制试验。与试验结果进行对比，计算结果最大误差为13.44%，最小误差为1.33%，整体计算耗时缩减到1 s以下。模型的建立可为异步轧制板材质量调控与预测提供重要理论参考。