大圆钢轧制三维塑性变形有限元模拟

使用ANSYS/LS-DYNA通用有限元分析软件对大圆钢轧制过程进行了模拟仿真,得到了采用单圆弧成品前椭圆孔型的大圆钢轧制的等效应力场、等效应变场,分析了轧件横截面的等效应变和等效应力分布情况.成品前孔型改为双圆弧椭圆孔型后重新模拟轧制过程,把模拟结果进行比较,得出采用双圆弧成品前椭圆孔型有利于改善成品道次的应力、应变分布.     

Ti-811合金棒材热连轧过程有限元数值模拟及验证

采用有限元法对Ti-811合金棒材热连轧过程进行数值模拟,分析变形过程中轧件应力场、应变场和温度场的数值以及分布规律,并基于数值模拟结果进行轧制验证,为制定Ti-811合金棒材轧制工艺提供指导。结果表明：模拟连续轧制过程中轧件的最大应力位于与轧辊接触的表面,且由边部到心部逐渐降低;随着轧制道次的增加,应力值逐渐下降、应变量逐渐增大;轧件在各道次的变形过程中表层和心部存在差异,心部变形量大于边部变形量;轧件与轧辊接触的表面层有明显温降,当轧件脱离轧辊后表面层温度逐渐回升,轧制结束后表面层温度回升至初始温度,但心部因变形热积聚温度略有升高,最大温升值达到14℃。基于数值模拟结果在热连轧机组上进行轧制验证,所轧制的Ti-811合金棒材外形尺寸良好,且组织与力学性能满足GJB 9567—2018《叶片用TA11和TC6钛合金棒材规范》要求。     

板坯轧制H型钢粗轧异型坯过程的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,对板坯切分法轧制H型钢异型坯进行了有限元模拟.详细介绍了轧制规程、模拟基本参数、有限元模型建立、网格划分.在模拟过程中应用质量放缩、沙漏控制技术,得到了各道次轧件变形结果及轧制力曲线.对轧件的变形和变形区应力、应变场进行深入分析,为轧制大规格H型钢的显式动力学有限元模拟提供了参考.     

不同轧制方式下TC4轧管变形分析

采用ABAQUS模拟软件模拟了PQF轧机、Accu轧机、Assel轧机轧制TC4钛合金管坯的过程,分析轧制过程的截面形状、温度、应力、应变的变化。结果表明:PQF轧机轧制TC4无缝管过程中截面形状较Accu和Assel轧机轧制TC4无缝管时截面形状变化小,尺寸精度高;Accu轧机和Assel轧机轧制过程中应力分布较PQF轧机复杂;采用3种方式轧制时,壁厚内侧金属应变较外侧大;Accu和Assel轧机轧制时间短,温度下降较PQF轧机小。     

热轧过程的物理模拟

根据数学仿真，物理模拟和工业应用的相互关系，介绍和讨论了Ｇｌｅｅｂｌｅ物理模拟技术，如热拉伸试验、压缩试验和应变诱导开裂试验等在热轧过程模拟中的应用，同时介绍了应变速率为１００～１０００／ｓ的高速轧制过程进行物理模拟的ＨＹＤＲＡＷＥＤＧＥ（液压楔）系统，并用此技术对３道次轧制过程的模拟作了研究。     

采用显式动态弹塑性有限元法模拟板材轧制

采用显式动态弹塑性有限元法对平板轧制过程进行了模拟计算，得出了整个轧制过程的应力应变场。轧制压力的计算结果与实测值基本相符。     

200mm×200mm连铸坯连轧Φ100mm 42CrMo钢三维有限元模拟

采用MSC.Marc有限元模拟软件,针对200 mm×200 mm连铸方坯连轧Φ100 mm 42CrMo圆钢工艺过程进行三维热力耦合模拟仿真。因圆角在孔型中塑性应变较大且变形由表及里逐渐深入,因此对断面采用网格偏差划分方法以细分表层及圆角区域单元。根据连轧过程应力场、应变场和温度分布及轧制力和轧制力矩变化特点,得出合金钢轧制时圆角易出现裂纹的重要原因是该区域总等效塑性应变、等效应力和温降较大。机架间及轧后断面尺寸实测值与模拟值相符合。     

有限元法在板材热轧中的应用

采用弹塑性大变形热力耦合有限元法研究板材热轧过程．利用有限元理论建立了板材热轧模型;应用MSC／MARC软件进行计算,重点分析了轧制过程和变形区中轧件的温度场分布和变化、金属的流动、应力应变的变化趋势,以及轧制力的变化情况．计算结果与实际生产情况相吻合,同时表明有限元理论可以实现对板材热轧过程的数值模拟．     

基于DEFORM-3D的TC17钛合金棒材三辊螺旋轧制过程模拟及其应用

应用DEFORM-3D有限元分析软件建立了TC17钛合金铸态棒材三辊螺旋轧制模型,对整个轧制过程进行了数值模拟,分析了30mm和50mm压下量棒材的等效应力和应变变化规律,并开展了实验研究。结果表明:仿真模拟钛合金棒材三辊螺旋轧制过程是可行的;控制压下量能够提高棒材的成形质量,轧制过程中棒材的金属流动主要发生在表面。     

高速线材减定径多道次孔型轧制有限元分析及工艺参数优化

采用显式动力学有限元方法对高速线材减定径多道次孔型轧制进行了模拟分析。通过模拟计算的结果,分析了各道次轧件在轧制过程中的宽展变化、等效应变及残余应力的分布、各道次轧制过程中的轧制力及道次间张力变化。根据分析结果,对轧制工艺参数进行了优化,通过调整工艺参数,各道次轧件断面得到了优化,各道次间实现了微张力连轧关系。     

方矩形管端部成型机制

 利用非线性有限元方法,结合实际生产中方矩形管辊压成形过程,建立了有限元仿真模型。基于该模型对7机架实际辊压成型过程进行了模拟运算,得到了成形过程中稳定段处节点位移矢量、应力和应变的分布情况。通过对仿真计算结果的分析,得到管头端面上在角部和边部的过渡区存在着“位移中性面”,在端面上角部和边部的中心处伴有明显的金属“外翻”和“内翻”的情况,仿真结果与现场轧制结果相符。     

斜轧螺纹过程的数值模拟

对螺旋孔型斜轧螺纹过程进行了非线性有限元分析，得到了轧件内部应力－应变分布情况，为模具的设计和工艺参数的确定提供了重要依据。     

CSP连轧过程金属变形的热力耦合模拟分析

借助Marc商用软件,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法(FEM),对包钢生产的1 500 mm×68mm薄板坯CSP(紧凑式带材生产)轧制第一道次的热轧过程进行了模拟。分析了变形区内轧材等效应力场、应变场及应变速率的分布和变化规律。结果表明在轧件变形区内,等效应力沿轧制方向逐渐增大,在中性面附近达到最大值(95.20 MPa),后又逐渐减少;等效应变亦沿轧制方向逐渐增大,在轧件出口处达到最大值(0.70);在轧件入口端表面附近等效应变速率有最大值,为20.74 s^-1。模拟计算的轧制力为22 203 kN,现场测得的轧制力为22 239 kN,预测误差为0.16%。     

板带热轧变形过程中的非均匀应变问题分析

 采用有限元分析软件ANSYS/LS DYNA模拟板带轧制过程,分析了轧辊直径、轧件温度、轧件入口厚度和接触摩擦对变形区等效塑性应变的影响。结果表明：轧辊直径、轧件入口厚度和接触摩擦显著影响应变分布的不均匀性,应变的不均匀会导致再结晶晶粒的不均匀分布,而轧件温度对应变分布的影响规律不十分明显。该研究结果将为组织性能预报提供基础数据。     

H型钢开坯轧制四道次有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS／LS－DYNA，对H型钢开坯轧制四道次进行了有限元模拟。详细介绍了有限元模型的建立，材料模型的选择，单元的选择以及网格的划分。得到了各道次轧件的模拟变形结果。对轧件的变形和轧制区内应力场的分布进行了深入的分析，为轧制异型断面型钢的显式动力学有限元模拟提供了参考。     

3D Thermo-mechanical Coupled Simulation of Whole Rolling Process for 60kg/m Heavy Rail

3D thermo-meehanical coupled simulation of whole rolling process for 60 kg/m heavy rail was accomplished by FEM method. The finite element model, physical parameters of U75V and parameter setting of simulation were introduced in detail. The whole rolling process of 60 kg/m heavy rail was divided into 27 time cells to simulate respectively, and the model rebuilding and temperature inheritance method in intermediate pass were proceeded. Then, based on simulation results, the workpiece deformation result, metal flow, stress and strain of 60 kg/m heavy rail for typical passes were obtained. The temperature variation curves of whole rolling process for section key points of 60 kg/m heavy rail were plotted, and the temperature falling law of whole rolling process for 60 kg/m heavy rail was studied. In addition, temperature distribution of 60 kg/m heavy rail after whole rolling process was analyzed, and the results showed that temperature was highest at center of rail head and lowest at fringe of rail base. Moreover, the simulation results and measured results of rolling force for 60 kg/m heavy rail were compared, and the regularity was in good agreement.     

异型门架型钢轧制过程稳定性模拟

借助有限元分析软件对C160规格异型门架型钢的非对称切分孔轧制过程进行模拟仿真,并对轧制过程的翘扣头、弯曲、扭转等稳定性进行模拟。对稳定轧制阶段截面云图中应变分布、变形及延伸进行分析,并进行生产实施,结果表明：轧制过程中,稳定阶段轧件截面下部变形及延伸大于上部应变,造成轧件上翘;左侧变形及延伸大于右侧应变,造成轧件向右侧弯;对角的应变分布及延伸相近,轧件没有发生明显扭转。为轧制过程稳定性研究提供了一种方法,对保证轧制顺行、稳定工艺、提高作业率及指导生产具有重要意义。     

CSP连轧过程温度和轧制力的有限元分析

借助Marc商用软件,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法,对0.19%～0.20%C钢68 mm薄板坯CSP 6道次连轧过程的温度以及轧制力进行模拟,分析了轧制过程中各道次轧件温度和轧制力的分布与变化规律。结果表明,在轧件变形过程中,接触热传导和变形热是影响温度变化的主要因素,二者的综合作用决定了轧件的温度变化规律;轧制结束后,轧件从表面向内在一定厚度范围内出现明显的温度梯度,超过该临界厚度值,轧件温度基本保持不变。在轧制稳定阶段,轧制力在微小范围内波动。