厚板同速异径蛇形轧制的轧制力与弯曲曲率计算

根据蛇形轧制变形区的特点,基于主应力法和优化的屈服准则建立了变形区单位压力解析模型.根据秒流量相等原理和各区分界点处单位压力的连续性,求解中性点位置并判断变形区组成状态.根据边界条件计算积分常数,进而计算蛇形轧制的轧制力和剪切应变引起的弯曲曲率,基于流动准则计算轴向应变引起的弯曲曲率.结合由剪切应变和轴向应变引起的弯曲...     

不同变形区组成下铝合金厚板蛇形轧制板曲率建模分析（英文）

蛇形轧制作为一种新型的轧制工艺为高性能厚铝板生产提供了一种新方法,但是传统的异步轧制弯曲曲率模型不能用于蛇形轧制,蛇形轧制缺少精准的轧后曲率计算模型。根据变形区的特征及中性点的位置,确定了变形区组成及其存在边界条件;塑性变形区最多可分成4个区,对不同组成情况的变形区进行了分析,建立了各种情况下单位压力和上、下部分累积剪应变偏差模型,在此基础上建立了剪切应变引起的弯曲曲率模型,根据流动准则建立了轴向应变引起的弯曲曲率模型,最终建立了不同辊径比下的蛇形轧制的弯曲曲率模型。考虑到厚度方向变形的不均匀性,在建模过程中引入均匀系数E,使模型更加精确。采用Ansys模拟和实验数据进行了模型精度的间接验证。结果表明,与模拟和间接实验结果相比,最大和最小相对误差分别为10.71%和0.34%,证实了模型精度,可应用于弯曲曲率预测及控制;同时研究了不同工艺参数(偏移量、辊径比、压下量、工件初始厚度等)对弯曲曲率的影响规律。研究结果为厚规格铝板蛇形轧制生产提供重要理论和技术支持。     

不同变形区组成下铝合金厚板蛇形轧制板曲率建模分析

蛇形轧制作为一种新型的轧制工艺为高性能厚铝板生产提供了一种新方法,但是传统的异步轧制弯曲曲率模型不能用于蛇形轧制,蛇形轧制缺少精准的轧后曲率计算模型。根据变形区的特征及中性点的位置,确定了变形区组成及其存在边界条件;塑性变形区最多可分成4个区,对不同组成情况的变形区进行了分析,建立了各种情况下单位压力和上、下部分累积剪应变偏差模型,在此基础上建立了剪切应变引起的弯曲曲率模型,根据流动准则建立了轴向应变引起的弯曲曲率模型,最终建立了不同辊径比下的蛇形轧制的弯曲曲率模型。考虑到厚度方向变形的不均匀性,在建模过程中引入均匀系数E,使模型更加精确。采用Ansys模拟和实验数据进行了模型精度的间接验证。结果表明,与模拟和间接实验结果相比,最大和最小相对误差分别为10.71%和0.34%,证实了模型精度,可应用于弯曲曲率预测及控制;同时研究了不同工艺参数（偏移量、辊径比、压下量、工件初始厚度等）对弯曲曲率的影响规律。研究结果为厚规格铝板蛇形轧制生产提供重要理论和技术支持。     

四工作辊轧机轧制304不锈钢板件截面塑性变形分析

针对四工作辊轧机轧制304不锈钢板件存在变形量大、尺寸不稳定的问题,利用Solidworks软件建立四工作辊轧制系统有限元模型,采用Deform软件对304不锈钢板件在不同轧辊直径、轧辊转速和轧辊压下量下进行轧制仿真,分析其对轧件截面高度和等效应力分布的影响,根据轧制仿真分析结果设计制造了四工作辊轧机,并对不同压下量下仿真和生产的轧件截面高度进行对比分析。结果表明,轧件截面塑性变形可分为相互作用I区、过渡II区和变形III区,等效应力、等效应变和截面高度在I区最大,在III区最小且变化平稳,II区值位于两者之间并呈U型分布。     

厚钢板同径异速蛇形/差温轧制力能参数建模与分析

蛇形/差温轧制可以细化钢板中心的奥氏体晶粒,促进变形向钢板心部渗透,改善钢板的微观组织和性能。为了满足轧机的设计和工艺参数设定要求,有必要建立蛇形/差温轧制力能参数模型。根据钢板厚度方向的温度梯度将钢板分为上、下表面层和中间层,结合蛇形轧制的变形区(后滑区、前滑区、搓轧区和反弯区),蛇形/差温轧制的变形区总共分为12个区域。考虑到非均布剪切应力和均布正应力,采用主应力法建立了同径异速蛇形/差温轧制轧制力和轧制力矩的解析模型。通过ANSYS软件对计算结果进行验证。结果表明,模型的计算结果与模拟结果相比,误差可以控制在10%以内,该模型可准确的预测同径异速蛇形/差温轧制过程中的轧制力和轧制力矩。     

轧制轧制变形对Al-Zn-Mg-Cu合金中S相破碎情况的影响

针对传统的对称轧制方式难以破碎Al-Zn-Mg-Cu合金中粗大S(Al;CuMg)相的问题,根据蛇形轧制变形区的受力特点,通过主应力法分析了变形区内受力最小区域的应力,并建立了7055铝合金在蛇形轧制过程中粗大S相变形的微观有限元模型。采用建立的有限元模型对对称轧制、异步轧制和蛇形轧制过程中7055铝合金中S相的应变进行了模拟,开展了轧制实验和对S相形貌进行观察,对有限元模型的准确性进行了验证。结果表明:微观有限元模型准确可靠;随着非对称因素的增加,板材心部S相的破碎程度增加,即蛇形轧制>异步轧制>对称轧制;蛇形轧制板材表层S相较心部的应变更大、破碎程度更严重。     

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。     

蛇形热轧中轧制参数对7075铝合金厚板变形分布的影响

介绍了蛇形轧制的实现方式。运用数值模拟方法,在Deform 3D上分析单道次轧制过程中蛇形轧制和对称轧制7075铝合金厚板的流动速度及应力应变分布情况,分析异速比、上下轧辊错位量和压下量对蛇形轧制变形区内轧板等效应变和剪切应变的影响规律。结果表明：蛇形轧制中,由于下辊速度快,轧板下层金属流动比上层快,蛇形轧制中轧板下层等效变形大于上层,且随着异速比的增大,上下层金属变形差距增大;对称轧制中厚板心部的剪切应变几乎为0,蛇形轧制中由于有“搓轧区”的存在,厚板心部的剪切应变远大于对称轧制的,且随着异速比的增加和错位量的增加,轧板心部的剪切变形增大。这种附加的剪切变形有利于使变形向厚板心部渗透,从而改善厚板高向变形的不均匀性。     

龙形轧制工艺参数对铝合金厚板心部剪切变形的影响

介绍了龙形轧制方法,运用大变形热力耦合有限元法分析了龙形轧制和对称轧制铝合金厚板变形区内轧件的变形情况,比较了龙形轧制和对称轧制条件下轧板不同位置剪切应变的分布情况,并研究了上下轧辊错位量、异速比、摩擦系数和压下量对轧板心部剪切变形的影响。结果表明:对称轧制中厚板心部的剪切应变几乎为0;龙形轧制中由于有"搓轧区"存在,厚板心部的剪切应变远远大于对称轧制,且心部的剪切应变随着轧辊错位量、异速比、摩擦系数和压下量的增大而增大。为了获得较大的剪切应变同时保证较小的弯曲曲率,在龙形轧制中应合理选择这些工艺参数。     

厚板蛇形轧制压下量与咬入条件分析与研究

厚规格金属板经传统轧制后存在心部变形不充分的问题,导致心部性能普遍偏低,影响金属板的使用,为提高心部变形,开发了将异步轧制和板材矫直相结合的厚规格金属板蛇形轧制方法,根据轧制理论及蛇形轧制模型的特点建立了同径异速蛇形轧制和异径同速蛇形轧制辊缝补偿计算模型、压下量计算模型、咬入角计算模型以及实现金属板自然咬入的判据,进一步丰富了轧制理论。对计算模型进行分析,结果表明:同径异速和异径同速蛇形轧制上下工作辊压下量不同,且上工作辊的压下量大于下工作辊压下量,压下量之差与下工作辊偏移量和轧辊直径有关;实现蛇形轧制自然咬入的条件为摩擦角大于上下工作辊咬入角的平均值。     

用上限法解析三辊穿孔过程的力能参数

适当简化三辊穿孔机穿孔变形过程(只有轴向和径向应变的平面应变),将穿孔变形区分成4部分,建立各变形区的速度场,用上限法解析各变形区的变形功率,并根据轧制力所做的功率等于各变形区消耗的功率之和求出轧制力。实例说明,对于径壁比大于10.0的薄壁管,采用该方法计算的理论值与实测值相对误差较小,可在实际工程中应用。     

铸态AZ31B镁合金变温轧制本构数学模型的建立

在变形温度250~450℃、应变速率0.005~5 s-1下对圆柱试样进行了Gleeble高温压缩试验,并在不同工艺条件下进行了热轧制试验,综合优化后的峰值应变模型、峰值应力模型以及数学常用的二次曲线方程和直线方程,确定了新的变形抗力模型;分析镁板的轧制特性,建立了轧制变形区域几何模型;考虑到变形区域的宽展因素及材料特性,综合传热学基本原理及轧制理论,建立了不同轧制区域的热轧制力模型及总轧制力模型。结果表明:简化后的Sellars峰值应变模型不仅形式较为简单,而且预测精度较高;合理分解温度范围对峰值应力模型的求解,有效提高了该模型的预测精度;新建的变形抗力模型更易于实际生产的引用,并且能够精确表征宽范围变形条件下的热变形机制;轧制变形过程中轧件宽展因素不能忽略,边裂等缺陷主要产生在轧制后滑区域,热轧制力模型分后滑区和前滑区来分别建立能够更好指导镁板的轧制生产,不同轧制条件下总轧制力的求解结果与试验结果较吻合。     

万能轧制过程轧件相对立辊前滑的理论和实验研究

为便于钢轨万能轧制过程解析计算,将轧制轨头立辊合理简化为平辊,并且将钢轨断面形状等效为工字形断面。基于立辊的力矩平衡条件,推导出轨头、轨底变形区的中性角公式,并根据秒流量相等理论,推导出轨头和轨底相对于立辊的前滑系数公式。为验证理论模型,在燕山大学实验室的万能轧机上完成了18kg/m轻轨的万能热轧实验,用压痕法实测了不同轧制规程时轨头和轨底相对于立辊的前滑系数。通过对比,理论模型计算结果与实验结果比较接近,可以用于钢轨万能轧制过程前滑预测。     

0.75%罗哌卡因用于剖宫产术蛛网膜下腔阻滞的量效关系研究

目的:观察0.75% 罗哌卡因用于剖宫产手术蛛网膜下腔阻滞的量效关系。方法:选择足月、单胎产妇120 例, 按蛛网膜下腔阻滞的用药量(0.75% 罗哌卡因原液) 随机分为4 组:Ⅰ 组为1.5 mL;Ⅱ组为1.8 mL;Ⅲ组为2.1 mL;IV 组为2.4 mL, 每组各30 例。观察注药后30 min 内各组患者的感觉和运动阻滞情况、血流动力学变化及相关的不良反应。结果:(1) I～IV 组注药后30 min 内的痛觉消失最高阻滞平面中位数分别为T₁₀、T₈、T₆ 和T₅ 。(2) 在观察的30 min 内, III 组有3 例(10%)、IV 组有8 例(27%) 出现胸闷和呼吸困难;III 组有5 例(17%)、IV 组有12 例(40%) 出现血压下降至90 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa) 以下, I、II、III 组分别与IV 组比较差异有统计学意义(P<0.05) 。(3) 4 组的下肢运动阻滞(BromageⅢ级阻滞) 例数(率) 分别为3 例(10%)、6 例(20%)、10 例(33%) 和18 例(60%), 除I、II、III 组之间差异无统计学意义(P>0.05), IV 组与其余各组之间差异均有统计学意义(P<0.05) 。(4)III 组有4 例(13%)、IV 组10 例(33%) 发生仰卧位低血压综合征;III 组有4 例(13%)、IV 组有12例(40%) 出现心动过缓, 心率均降至55 次 min 以下。(5) I 组有8 例, II 组有3 例在手术切皮时仍有疼痛, III、IV 组麻醉效果良好且腹肌松弛。结论:0.75% 罗哌卡因原液1.8～2.1 mL 蛛网膜下腔阻滞用于剖宫产手术是安全有效的。     

铸态AZ31B镁合金变温轧制过程及流变应力研究

在变形温度250~450、应变速率0.005~5 下对圆柱试样进行了Gleeble高温压缩试验,并对不同初轧温度、不同轧制压下量下的热轧制过程进行了轧制试验、数值模拟及损伤分析。采用动态材料模型中的计算方法计算了热加工图,用Zener-Hollomon参数法建立了单向压缩时的流变应力模型,最后综合传热学基本原理及轧制理论,建立了变温轧制过程中的流变应力模型。研究结果表明：合理分解温度范围求解单向压缩流变应力模型,有效提高了模型的预测精度;轧制前滑区和后滑区的主传热机制有所区别,考虑到轧辊对轧件的作用力主要分布在后滑区,则此区域为边裂重点研究区域;数值模拟过程中轧件边部区域的Normalized Cockcraft and Latham损伤值最大,并且随着变形温度的降低以及道次压下量的增大而增大,此现象与轧制实验结果相符,不同轧制条件下轧制流变应力模型的求解结果与数值模拟结果较吻合。     

厚规格钢板蛇形轧制变形渗透性影响因素分析

采用ANSYS/LS-DYNA对厚规格钢板蛇形轧制过程进行了数值模拟研究,讨论了不同轧制方式和轧制工艺参数对钢板变形渗透性的影响规律,重点关注蛇形轧制对厚规格钢板心部变形的影响。结果表明:蛇形轧制中钢板上下表面金属流动的速度差会导致钢板在厚度方向上产生强烈的塑性变形,促进变形向钢板心部渗透,且钢板心部的等效应变随着异速比的增加而增大;增加压下量可显著增大钢板心部的等效应变,且对改善钢板厚度方向上的不均匀变形也有显著作用;摩擦系数对钢板变形的影响主要集中于钢板表面,对钢板心部变形的影响甚小;错位量和轧制速度对钢板厚度方向上的等效应变影响甚小。     

铸态AZ31B镁合金变温轧制过程及流变应力

在变形温度250~450℃、应变速率0.005~5 s-1下对铸态AZ31B镁合金圆柱试样进行了Gleeble高温压缩实验。对不同初轧温度、不同轧制压下量下镁合金的热轧制过程进行了实验、数值模拟及损伤分析。采用动态材料模型中的计算方法计算了热加工图,用Zener-Hollomon参数法建立了单向压缩时的流变应力模型,最后综合传热学基本原理及轧制理论,建立了变温轧制过程中的流变应力模型。研究结果表明:合理分解温度范围求解单向压缩流变应力模型,有效提高了模型的预测精度;轧制前滑区和后滑区的主传热机制有所区别,考虑到轧辊对轧件的作用力主要分布在后滑区,则此区域为边裂重点研究区域;数值模拟过程中轧件边部区域的Normalized Cockcraft and Latham损伤值最大,并且随着变形温度的降低以及道次压下量的增大而增大。此现象与轧制实验结果相符,不同轧制条件下轧制流变应力模型的求解结果与数值模拟结果较吻合。     

铝合金板材同步/异步轧制变形行为有限元分析

铝合金异步轧制过程中应变演化历程以及该工艺引进的强烈附加剪切应变在轧制变形区内的变化规律细节研究还不充分。建立了不同异速比i下的铝合金板材轧制有限元模型,基于轧板在异步轧制变形区内应变历程计算,对剪切应变、沿轧制方向应变及等效应变进行了分析。结果表明,附加剪切应变在中性点前后存在正负剪切效应,异步轧制引进的总剪切应变γ是正剪切γ+和负剪切γ-的绝对值之和;另外,得到了异速比(同步轧制i=1)对轧板搓轧区宽度、剪切应变历程和等效应变沿厚度分布趋势的影响规律。     

铸态AZ31B镁合金中厚板热轧制温度场数学模型

采用Gleeble1500D热/力模拟试验机对铸态AZ31B镁合金圆柱试样在变形温度250~450℃、应变速率0.005~5s~(-1)下进行高温压缩试验,基于高精度流变应力模型,依托于刚塑性有限元分析软件针对镁板不同初轧温度、不同道次压下率以及不同轧制速度条件下的中厚板热轧制过程进行了热力耦合数值分析,利用数学解析的方法建立了不同工艺条件下镁板变形区域的温度场数学模型。结果表明,不同热轧工艺条件下轧制变形区域内温度的分布有很大区别,温度场数学模型需要划分不同工艺条件针对轧制后滑区和前滑区来分别建立;用简单数学方程来表征镁合金的传热过程,使得温度在线控制机理模型形式上更为简单,并且能够精确表征中厚规格镁板宽范围轧制条件下的传热机制。