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。     

工艺参数对非稳态轧制过程的影响规律研究

采用热力耦合刚塑性有限元法对平板精轧机组的非稳态轧制过程进行了仿真,并将仿真结果与实际生产数据进行了比较,结果表明所采用的方法对非稳态轧制过程进行仿真是可行并且可靠的.在此基础上,分析了轧制温度、前后张力等工艺参数对非稳态轧制过程的影响规律,提出了缩短板带头部厚度不考核长度的措施.     

冷轧润滑过程中的轧制界面热效应研究

通常对冷轧过程的润滑进行分析时,不考虑热效应。但实际生产和实践中发现,当速度较大或者轧制变形量比较大时界面热效应不可忽略。采用综合考虑冷轧润滑过程中轧件表面热量的产生和传导关系,推导出轧件以及润滑膜的温升计算模型,并通过二辊轧制纯铝板的实验来进行验证和说明。结果表明:冷轧润滑过程中,轧件的温升随着轧制速度和压下率的增大而增大,压下率对轧件温升的影响大于轧制速度的影响;对轧件温升起主要作用的是塑性变形热,在轧制变形区内轧件的温度随着变形的增大而增大,并且在最大变形处附近轧件的温度达到最大;润滑膜的温升主要受到轧件表面温升的影响,润滑膜温度随着轧制压下率的增大而升高,当轧制压下率和轧制速度较小时,润滑膜的温度变化不是很明显。     

H型钢多道次可逆开坯轧制过程的三维热力耦合仿真分析

采用三维热力耦合弹塑性有限元方法对H型钢的多道次往复开坯轧制过程进行仿真分析得到了各道次轧件的三维变形结果及三维温度场。详细介绍了有限元模型的建立，材料参数、边界条乍及载荷的定义，对轧件温度场的分布进行了深入分析，并与现场实验数据相比较，模拟结果与实际情沥吻合很好。研究结果为多道次轧制过程的热力耦合分析提供了参考。     

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.     

双峰轧制压力形成因素的数值模拟

在一定条件下的平板轧制过程中,变形区内的轧制压力分布会出现双峰状态。针对文献中的试验条件,采用显式动力学弹性有限元法对平板轧制过程进行数值模拟,模拟结果与试验值基本相符,且轧制压力呈现双峰分布状态。通过对轧制模拟过程中轧件咬入阶段和抛钢阶段的分析,可以得出轧件弹性后外端是引起轧制压力出现峰值的一个原因,接触摩擦力和弹性后外端的共同作用使轧制压力呈现双峰分布状态。     

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.     

板带轧制过程的整机动态仿真方法探索与研究

为深入了解轧机在轧制过程中的动态特性,探索整机弹性体单元轧制过程的有限元仿真方法,采用有限元软件Hypermesh和Ls-dyna对90mm铅带轧机进行轧制过程的动态仿真分析。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。通过对比四种方式下轧制过程仿真结果,验证了整机弹性体单元方法的可行性。结果发现:采用整机弹性体单元方法仿真得到的轧制力比传统方式得到的轧制力小;影响轧件厚度的主要因素是轧辊的弹性变形和机架(含轴承座)弹性变形;通过整机弹性体单元方法不仅能更准确得到机座刚度系数,而且能校核轧机的机械结构在轧制过程中的强度。     

铜管行星轧制过程金属流动规律的研究

采用有限元软件MSC.MARC的三维网格重划分功能对铜管行星轧制从咬入到稳定轧制的全过程进行了有限元仿真分析,对轧制过程中金属的流动规律进行了研究。结果表明:管坯在轧制过程中发生了两次扭转;运用目前的设备,无法实现轧件在轧制过程中完全不转动,只能调试电机转速使轧件出口不转动。     

轧件不对称滞后变形下动态轧制力建模及仿真研究

通过分析轧制过程中轧辊振动对轧件弹塑性变形状态的影响,研究不同轧辊振动方向下轧制力的变形特点及其表达形式,建立一种具有不对称滞后变形作用的动态轧制力模型。基于不对称动态轧制力模型,通过以某厂1780轧机实际参数进行数值仿真,得到轧辊半径、轧辊转速、前张力、后张力及入口厚度等因素变化下动态轧制力与轧辊振动位移之间的滞后关系曲线。从仿真结果中可以得出,随着轧辊半径的不断增大,滞后区域会逐渐增大,导致系统的耗散能量增大;减小轧辊的转速、板带的入口厚度都会使滞后区域减小,从而减少耗散的能量;同时还通过前、后张力对滞后曲线的影响规律验证热连轧机的微张力控制特点。以上结论为进一步研究和抑制轧机振动问题提供了理论基础。     

[成形过程仿真优化与集成计算材料工程]限动芯棒连轧管机轧制过程轧件变形行为及规律仿真

基于ABAQUS有限元软件建立了180 mm限动芯棒连轧管机组钢管连轧过程仿真模型。通过仿真模拟展现了连轧各机架连续轧制过程中轧制区钢管横截面上应力、应变及位移的分布和壁厚形成演变过程,揭示了轧制压力分布和轧辊上总轧制力的变化规律以及轧件温度与轧制区摩擦因数对壁厚与轧制力的影响。使用三次样条插值方法从仿真结果数据中提取钢管壁厚和直径,通过研究对象机组的工业生产实测数据验证了有限元模型的正确性。仿真发现:连轧过程中,金属在纵向上先发生减径变形后发生减壁变形,横向上金属主要从孔顶区流向开口区;前三机架接触压力主要集中在孔顶区,变形量较大,是主变形机架,第四五机架接触压力最大在侧壁区,变形量较小,主要起到精整和归圆作用;随着轧制温度的升高,出口壁厚增大,轧制力减小,随着芯棒与轧件之间摩擦因数的增大,壁厚减小,轧制力减小。仿真研究结果支撑了针对该机组的关键轧机结构参数设计、轧制工艺参数确定以及工程调试中工艺参数优化。     

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。     

薄板轧制力的研究与模拟分析

薄板冷轧过程中,轧制力的计算与研究是关键.本文综合考虑了轧辊弹性变形与轧件的弹塑性变形,采用数值迭代法对轧制力进行了推导分析,并建立了轧制力计算模型,最后运用有限元模拟软件ANSYS对轧制过程进行了模拟分析,从而验证了此计算公式正确性.     

热轧带钢轧制力的研究与模拟分析

综合考虑了轧辊弹性变形与轧件弹塑性变形,运用影响函数法进行热轧带钢轧制力计算,采用VC++9.0应用程序编写了轧制力计算软件,同时建立了四辊轧机轧制过程的三维有限元模型,对比验证了此轧制力计算模型的正确性。     

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。     

楔横轧二次楔轧制大断面收缩率的应力应变场分析

利用有限元软件DEFORM-3D,基于三雏刚塑性的有限元理论,对大断面收缩率轴类零件成形过程成功地进行了楔横轧二次楔轧制成形的数值模拟,模拟所得的轧件形状与实际零件基本相同,给出了楔横轧二次楔轧制过程的应力应变分布等重要信息。模拟结果表明：二次楔轧制大断面收缩率轴类零件的心部发生了很大变形;二次楔轧制中间横截面受的横拉应力时间较长、值较大,所以轧件中心更容易产生内部缺陷。     

薄板轧制参数数学模型优化设计

分析了薄板轧制过程中的轧件受力情况,由轧件稳定轧制过程的平衡条件,得到轧制力与张力之间的函数关系,建立了基于稳定轧制过程中的张力的数学模型,运用数学软件Mathematical及Fortran语言编程对轧制张力进行优化设计,通过实例仿真分析,得出了薄板轧制过程合理的张力,为薄板轧制过程及张力的调节提供了理论依据和重要的参数。在生产中应用优化设计结果,确保了稳定的轧制过程,使薄板轧制质量显著提高。该方法还可应用在相似工况的轧件分析及优化设计中。     

楔横轧轧件轴向变形研究

采用三维弹塑性有限元模拟了楔横轧的轧制过程,分析了轧制过程中金属沿轴向的相对变形规律。在比较不同工况轴向相对变形程度的基础上,获得了模具主要工艺参数对轧件轴向延伸产生的影响。研究结果对于选择合理的模具工艺参数,避免轧件成形缺陷,保证零件质量起指导作用。     

张力轧制对大规格棒材心部组织致密性的影响

借助Msc.Marc有限元模拟软件,通过引入刚塑性可压缩材料变形理论,以相对密度表示轧件心部的疏密程度,建立了含心部疏松缺陷的大规格棒材轧制的三维有限元模型,分析了张力类型对轧件心部相对密度、轧制力、宽展量的影响,并结合钢厂大规格棒材实际连轧试验对模拟结果进行了验证。结果表明:负张力轧制能有效改善大规格棒材心部的疏松缺陷,但同时会使得轧制力、轧制力矩以及宽展量增加;采用负张力轧制改善大规格棒材内部组织致密性时,需要综合考虑轧机能力和孔型充满度等因素确定负张力的大小,在连轧过程中压应力的大小宜控制在4 MPa左右;模拟结果与现场轧制结果较一致。