多辊孔型轧制技术工艺特性及其应用

介绍了多辊孔型轧制技术的工艺特点及其在各领域中的应用，通过对变形效率系数的分析，表明多辊孔型轧制较普通二辊轧制变形效率高，是一种高效轧制方式。     

Mg-6.42Al-3.22Sn镁合金轧制后的显微组织与力学性能

为了改善镁合金单道次大压下量轧制变形能力，提高轧制效率，采用扫描电镜和拉伸试验机等手段研究了不同变形量下单衬板轧制和双衬板轧制Mg-6.42Al-3.22Sn镁合金的显微组织和力学性能变化。结果表明，单衬板轧制镁合金试样的下表面裂纹状态优于上表面，轧制温度为400℃时镁合金试样上下表面未见裂纹，而双衬板轧制镁合金在轧制温度为350℃及以上时都未见明显裂纹。单衬板轧制和双衬板轧制镁合金试样的平均晶粒尺寸和第二相颗粒尺寸都随着变形量增加而减小。在相同变形量下，单衬板轧制和双衬板轧制镁合金的屈服强度和抗拉强度相当，且双衬板轧制镁合金的断后伸长率和应变硬化指数高于后者，更有利于后续加工变形，这主要与双衬板轧制有助于将镁合金试样上下表面的剪切应变转变为压应变，更有利于抑制裂纹扩展和具有更高的抵抗均匀塑性变形的能力有关。     

钨板轧制的轧制力模型研究

为了使钨板轧制过程中的各项轧制参数得到有效控制，对钨板轧制数学模型进行了研究。首先在Gleeble热模拟机上进行热压缩试验，研究了变形抗力与各种变形条件的关系，确定了变形抗力模型：通过550mm轧机轧制钨板时采集到的有关数据，建立了应力状态影响系数数学模型、变形区长度等模型：最终建立了550mm钨板轧机轧制力模型。利用模型计算值与实际测量参数进行了对比，结果比较满意。     

高强度海工钢特厚板差温轧制工艺

针对特厚板轧制后组织和变形分布不均匀问题，研究了差温轧制工艺对高强度海工钢特厚板变形和组织的影响规律。基于修正后的Gleeble热压缩试验数据构建了海工钢的材料模型，并对有限元软件进行了二次开发。采用冷却和轧制耦合的方法对差温轧制过程进行了模拟，研究了压下率和换热系数对特厚板厚度方向变形行为与动态再结晶晶粒尺寸的影响，并与传统等温轧制进行了对比。结果表明，随着换热系数的增大，钢板厚度方向的温度梯度逐渐增大，表层的等效应变逐渐减小，心部的等效应变逐渐增大，厚度方向的变形更加均匀。压下率越大，差温轧制对促进心部变形的效果越显著。差温轧制能够显著细化动态再结晶晶粒尺寸，换热系数越大，钢板整体的平均动态再结晶晶粒尺寸越小。     

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。     

异步轧制对3004铝合金变形织构及制耳率的影响

以３００４铝合金为实验材料，研究了异步轧制对该合金的变形织构以及相应的制耳率的影响。实验表明：异步轧制和同步轧制板的主要变形织构是相同的，均为纯铜型织构｛１１２｝＜１１１＞＋｛２１３｝＜３６４＞＋｛１１０｝＜１１２＞，但异步轧制产生的变形织构较同步轧制的强度高，且随异步轧制速比的提高而增强。同时，异步轧制的板材中还出现｛００１｝＜１１０＞织构。另外，在相同压下率的情况下，异步轧制板材的深冲制耳率均大于同步轧制的制耳率     

异步轧制对3004名合金变形织构及制耳率的影响

以３００４铝合金为实验材料，研究了异步轧制对该合金的变形织构以及相应的制耳率的影响。实验表明：异步轧制和同步轧制板的主要变形织构是相同的，均为纯铜型织构｛１１２｝〈１１１〉＋｛２１３｝〈３６４〉＋｛１１０｝〈１１２〉，但异步轧制产生的变形织构较同步轧制的强度高，且随异步轧制速比的提高而增加。同时，异步轧制的板材中还出现｛００１｝〈１１０〉织构。另外，在相同压下率的情况下，异步轧制板材的深冲制耳率大     

轧制温度和变形量对AZ31镁合金板材组织和硬度的影响

研究了300、330、360℃3个轧制温度和3个道次不同变形量对AZ31镁合金组织和硬度的影响。试验结果表明：轧制变形使板材晶粒明显细化，硬度提高。在同一变形量下，随着轧制温度的升高，板材的晶粒呈长大趋势，硬度逐步下降，在330℃轧制时，板材的综合性能较好。在330℃轧制温度下，随着道次变形量的加大、轧制道次的增加，晶粒呈减小趋势，硬度逐步上升。在3个道次变形量均为40％时，轧制后的板材质量良好，没有出现裂边、裂纹现象，其组织均匀，晶粒细小。经过3个道次轧制后，板材的平均晶粒尺寸由原铸锭的120μm细化到3～4μm，板材的硬度（HRA）值由原铸锭的23．8提高到36．5。     

带外台阶法兰环件轧制的变形规律研究

叙述了环件轧制变形的一般规律。通过塑性理论分析、ABAQUS塑性有限元数值计算和1：4铅试件轧制模拟实验，研究了45#钢钢质带外台阶法兰环件轧制变形规律，直接轧制成形复杂截面轮廓的环件，提高了材料利用率，缩短了加工工时。该工艺具有显著的节材、节能效果。     

环件轧制中的温度分析

温度变化是影响环件轧制过程的重要因素。本文考虑变形区和变形区以外两部分的不同传热特点，构造了环件连续轧制过程的温度变化有限元分析模型。该模型可用于实际生产中的工艺分析，不仅适用于环件轧制，亦适用于板带连轧等其它轧制过程。     

金属板材成型中的残余应力与失稳分析

根据全息干涉法对板材轧制成型中的变形分析,假设3种典型的轧辊形状为模型,计算了纵向非均匀应变分布,给出了其所产生的残余应力及其失稳起皱时的临界参数计算公式。     

薄板焊接失稳变形的简化模型及其应用

提出了基于固有应变对接薄板失稳分析的基本方程.通过将固有应变等效为焊缝及热影响区的热载荷,可以进行线性失稳分析确定临界载荷,然后采用非线性失稳分析确定失稳变形的大小.对不同焊接工艺条件下的低碳钢薄板对接焊变形进行了研究,比较了数值分析与试验测量结果,并且数值计算考虑了薄板不平整度的影响.最后,使用该简化的方法对有加强筋板分段结构的焊接变形进行预测.研究表明,基于固有应变等效载荷的失稳变形计算方法是简单、有效的.     

各向异性硬质薄膜/柔软基底系统的表面屈曲分析

目的 研究有限尺寸矩形正交各向异性薄膜/基底系统在单向压缩下的表面屈曲。方法 采用Kirchhoff-Love薄板理论和von Kármán板理论分析了临界应变和后屈曲形貌演化,考察了材料的各向异性性质及薄膜的几何参数对表面屈曲行为的影响。结果 一般来说,薄膜/基底系统的初始屈曲总是对应于多个波峰,在薄膜长度相同的条件下,薄膜宽度的改变可以影响波峰的数目。在薄膜的各向异性性质特别强烈的时候,薄膜/基底结构表现出一些显著的特点。其中之一是在外加应变超过临界应变之后,边缘幅值随着薄膜宽度的增大而增大,而中心幅值则急剧减小。结论 中心和边缘幅值的差距越来越大,最终导致薄膜后屈曲形貌幅值在宽度方向上的巨大差异,并预示随着外加应变的逐渐增大,宽度方向可能演变出其他的屈曲模式。     

Nonlinear buckling finite element analysis of stiffened B–Al plates

Nonlinear buckling behavior of stiffened composite B–Al plates was analyzed by means of finite element analysis (FEA) method. In the method, the composite material was taken as B matrix into which Al fibers were embedded in different configurations. The laminated B–Al material in the form of rectangular plates was subjected to lateral compressive loading. It is observed that stiffeners have significant effect on the buckling behavior of plates under compressive loading and for various geometrical configurations. The stiffeners used in the modeling are one-sided and have rectangular cross-sections. It is found that there are physically important loading intervals and the critical buckling modes make transitions back and forth between stable and unstable states. Bifurcation buckling regions resulting from various configurations of fiber orientations and different plate aspect ratios are determined. The whole analysis is performed by using ANSYS finite element computations. Only the buckling patterns of stiffened plate configurations under simply supported boundary conditions are studied. Distributions of compressive stresses (σ_x) vs in-plane contractions (u) and compressive stresses (σ_x) vs out-of plane deflections (δ) are obtained. Nonlinear analysis of the C2 fiber configuration yields the safest critical buckling stress amongst C1, C2, C3 and C4 configurations. It is concluded that FEA method for the nonlinear buckling analysis generates accurate results.     

Accounting for shear deformation in fast models for plate rolling

For on-line prediction of roll force and torque, fast models have been available for a long time, which are mainly based on the slab method or other solution methods that allow for computing times in the range of seconds. Such fast models typically treat the rolling process as a plane strain problem and neglect shear deformation, which is always present in real processes. The shear deformation results in inhomogeneous strain profiles and thus might lead to inhomogeneity in microstructure over plate thickness. In this paper, a novel method is presented that allows for superposition of shear strain onto the strain state obtained from the slab method. The shear strains are interpolated from an extensive finite element (FE) parameter study of rolling processes that covers the entire parameter range of today’s plate rolling. For the regimes of very thick and thin plates different interpolation functions are introduced. It is shown that when the proposed shear strain model is combined with the slab method, similar results are obtained as with a full-scale FE calculation of the rolling problem but with a calculation time in the range of seconds.     

采用三维光学测量技术对薄板焊接失稳变形的分析

采用一种新的测试方法——三维光学面扫描测量系统对低碳钢板平板堆焊过程中的失稳变形进行了研究,通过对低碳钢薄板焊前和焊后状态进行测量,得到薄板焊前和焊后的全场面外变形形貌;并结合基于固有应变法的有限元数值模拟,分析可知焊接引起的这种凹_凸变形属于失稳变形.进而采用小孔法进行残余应力测量.结果表明,远离焊缝区存在较大的残余压应力,纵向残余压应力是导致失稳变形的主要作用力.采用三维光学全场测试技术结合有限元数值模拟分析的方法,对薄板失稳变形的机理及影响因素的探究更加深入、准确.     

Evaluation of 2D, 3D and applied plastic strain methods for predicting buckling welding distortion and residual stress

Abstract

Welding induces residual stresses which in thin section structures may cause buckling distortion. The magnitude of longitudinal residual stress is critical in the prediction of buckling distortion, which affects numerous welding applications in the ship building, railroad and other industries. The objectives of this paper are to overview and evaluate modelling procedures for bucking distortion. Moving source two-dimensional (2D), three-dimensional (3D) small deformation, 3D large deformation, and 2D–3D applied plastic strain analyses are evaluated by comparing computed residual stress and distortion against experimental measurements. Guidelines for modelling welding distortion are developed along with an assessment of the efficiency and limitations of the various analysis methods.     

中厚板瓢曲浪形的仿真分析与抑制措施研究

为了解决某3 450 mm生产线中厚板瓢曲浪形缺陷问题,本文应用ANSYS软件对中厚板各种浪形瓢曲缺陷进行了有限元仿真模拟计算,采用温度场对宽度方向上纵向延伸不一致的情况进行了模拟,获得了各种浪形屈曲模态,并与现场实际的板形瓢曲浪形进行了对比,两者符合较好;同时,获得了各种不同浪形的屈曲临界载荷条件和屈曲临界波长,并对中浪和边浪的主要影响因素进行了分析。在有限元仿真计算的基础上对现场的工艺措施进行了改进,调整了机组工作辊辊型和弯辊力使用策略,有效地减少了机组存在的中浪和边浪问题。     

基于正交试验的柔性微夹持器参数权重分析

针对柔性微夹持器中柔性铰链在工作中受到交变应力作用导致屈曲的问题,以圆形切口柔性铰链为例,对其施加载荷后进行受力分析,推导出临界力的计算公式。通过Ansys Workbench17.0对铰链进行有限元屈曲分析,取第一阶屈曲模态,与利用推导公式得到的临界力进行对比,误差为0.23%,验证了公式的准确性。引入正交试验设计,找出影响临界力的可控因子和噪声因子并对其进行正交试验设计。采用权重分析法,定量分析参数对临界力的影响程度。研究结果表明各个参数对临界力变化的作用所占的权重不一样,为铰链设计提供了理论基础。     

空腹型材压弯过程的失稳研究

空腹型材压弯过程中的极限压弯半径与型材几何参数有关,现基于有限元模拟软件DEFORM-3D,首先模拟得出一定尺寸范围内矩形空腹铝合金型材的极限压弯半径,然后将其与TIMOSHENKO S P的理论预测结果进行比较,并分析了差别出现的原因,最后提出了可扩展用于多元函数关系的数据整理方法,结合模拟所得数据给出了该范围内其他尺寸矩形空腹型材极限弯曲半径的预测方法,对压弯过程中的腹板变形预测以及压弯模具设计有一定的指导意义。