模拟热轧板带三维变形的条层法及仿真实例

提出一种模拟板带轧制过程三维变形的新的数值方法———条层法。首先沿高向将变形区均匀地划分为若干层 ,然后再沿着金属的流动轨迹将变形区内的每层带材划分为若干流线条元 ,为了方便分析和计算 ,又将流线条元映射为矩形条元。横向位移的纵向分布被构造为四次曲线 ,横向分布用三次样条插值函数表示 ,高向分布用二次曲线拟合。根据塑性力学流动理论 ,分析推导了变形区三维变形和应力的数学模型。与本文作者曾经提出的流线条元法相比 ,考虑了应力与变形沿高向的不均匀分布 ,实现了精确的三维分析和计算。关于热带钢连轧和厚板轧制的仿真实例表明 ,提出的方法和模型符合实际 ,为板带轧制过程的三维力学仿真提供了一个新的实用工程数值方法。     

薄带钢冷轧过程带钢变形的有限元分析

借助有限元软件Marc，采用三维弹塑性有限元法对4辊轧机冷轧薄带钢过程带钢变形进行了分析。计算模型对辊系的弹性变形与带钢的弹塑性变形按照接触问题进行耦合分析，得到了带钢厚度沿带钢宽度方向分布、边部减薄及有载辊缝等一系列有意义的结果，为精确计算冷轧参数提供了参考数据。     

薄带钢的热轧

通过数学模型和现场测量研究了紧凑式6机架轧机上的热轧薄带钢的生产情况。在加工1．06～2．68mm厚度低碳带钢期间获得的数据包括6套机架上各自的速度、压下量和分离力。从轧制负荷、辊缝内的假定粘附条件，并通过一个计算变形过程中的应变硬化和各种动态复原现象的数学模型来计算轧制时的平均流变应力。结果发现，平均流变应力值不管是经何种途径获得，均随变形率和温度的变化而变化。因此，可以推导出一个合适的方程式来描述其特征。     

辊径比对带钢轧制平直度影响的有限元模拟分析

采用大变形弹性有限元法,借助MSC.Marc有限元软件,建立了昆明钢铁公司双机架紧凑式可逆炉卷轧机轧制过程的二维模型,对C45(0.43%～0.49%C)钢的2 mm×1200 mm带钢轧制平直度进行模拟。对带钢沿宽度方向上的应力分布进行三维模拟,得出上、下工作辊的辊径比对带钢平直度的影响。结果表明,当辊径比为420/418.5时,带钢的平直度最佳。     

差分法在四辊组合孔型轧制力参数计算中的应用

通过引人变形系数的概念，建立了三维变形时高向、宽向应力间关系，并以此为基础推导了全主动四辊组合孔型轧制时的单位压力和轧制力的差分公式。轧制力计算结果与试验结果吻合较好。     

2030板带冷连轧系统在线控制模型接触摩擦应力分布

采用弹塑性有限元法对带钢冷轧过程中接触区摩擦应力进行了模拟，分析了各种因素对摩擦应力分布的影响。利用数值方法对各影响因素对摩擦应力分布的影响进行参数拟合，从而建立各影响因素和摩擦应力分布间的特定关系，并对计算轧制力数学模型中的摩擦应力分布进行修正，使计算结果更为精确。     

板带轧制过程多参数耦合模拟系统的开发

考虑轧件和辊系间的接触力与变形协调关系，采用一种选代的方案，开发了一个分析三维板带轧制过程的计算机模型。它耦合了计算轧件变形的三维刚塑性有限元法，计算辊系变形的影响函数法和弹性有限元法。该系统可用来精确预报轧制压力横向分布，前后张力横向分布，金属横向流动，以及轧后板带的横向板厚分布，包括板凸度和边部减薄等，并且具有较高的计算效率。     

平整过程中异步轧制轧制压力计算模型

平整过程中由于带钢下表面平整液滴落导致带钢出现上下表面摩擦因数不同的异步轧制现象,使用平整过程的轧制压力模型预报平整异步轧制过程中的轧制压力时精度不高。为此,针对普通工程适用的平整轧制压力模型计算平整异步轧制轧制压力误差较大的问题,提出适用于异步轧制的轧制压力计算方法。考虑到异步轧制的工艺特点与设备的实际工况,首先分析带钢上下表面润滑条件差异性和受力变形情况,建立变形区的平衡方程和单位轧制压力计算方程。其次研究了异步与同步轧制上下轧辊压扁的差异性,根据上下轧辊轧制过程中变形的几何关系和弹塑性力学理论,确定了变形区各参数的计算方法。在此基础上,采用迭代方法提升计算模型精度,建立了适用于平整机组异步轧制过程的轧制压力计算模型,同时给出了带钢上下表面摩擦因数返算方法。最后,为了验证模型的准确性,利用国内某平整机组的设备参数和实际生产过程中的典型规格带钢工艺参数,对比不同润滑条件下本轧制压力模型理论计算值与工程适用的平整轧制压力模型计算值和现场实测数据。结果表明,提出的平整过程中异步轧制轧制压力计算模型能适用于异步轧制情况下的轧制压力计算,与工程适用的平整轧制压力计算模型相比误差减小5%,具有...     

PC轧机轧制宽带钢过程轧制力与轴向力分布规律研究

针对PC轧机带钢热轧过程的工艺特点和存在问题,利用ANSYS/LS-DYNA建立轧辊和带钢耦合的三维轧制过程的有限元模型,模拟计算不同工艺条件下的带钢变形。重点分析了PC轧机轧制过程中的轧制力和轴向力变化规律。     

板带钢轧制的有限元模拟分析

为了指导板带钢的实际生产,减少试轧次数,故采用了有限元软件ANSYS8.0建立了板带钢的轧制模型.通过接触分析的方法对高温条件下板带钢的轧制过程进行了模拟仿真,并对轧制过程中板带钢的变形及应力分布作了分析.结果表明,模拟与实测数据基本吻合.     

Stream Surface Strip Element Method and Simulation of Three-Dimensional Deformation of Continuous Hot Rolled Strip

A new method, the stream surface strip element method, for simulating the three-dimensional deformation of plate and strip rolling process was proposed. The rolling deformation zone was divided into a number of stream surface (curved surface) strip elements along metal flow traces, and the stream surface strip elements were mapped into the corresponding plane strip elements for analysis and computation. The longitudinal distributions of the lateral displacement and the altitudinal displacement of metal were respectively constructed to be a quartic curve and a quadratic curve, of which the lateral distributions were expressed as the third-power spline function, and the altitudinal distributions were fitted in the quadratic curve. From the flow theory of plastic mechanics, the mathematical models of the three-dimensional deformations and stresses of the deformation zone were constructed. Compared with the streamline strip element method proposed hy the first author of this paper, the stream surface strip element method takes into account the uneven distributions of stresses and deformations along altitudinal direction, and realizes the precise three-dimensional analysis and computation. The simulation example of continuous hot rolled strip indicates that the method and the model accord with facts and provide a new reliable engineering-computation method for the three-dimensional mechanics simulation of plate and strip rolling process.     

Three-Dimensional Model for Strip Hot Rolling

Steel stripis widely usedin many fields such asautomobile ,building,transportation and householdappliance ,etc·. Withthei mprovement in productiv-ity and automation of strip processing,the require-ments for crown and flatness of strip have been in-creasingly severe ,and“crown free”steel strips arerequired for some special applications such as for au-tomobile parts andtinplate cans .In order toi mprovethe strip quality , an effective three-di mensionalmodel is needful to further study on the…     

4辊CVC热带钢连轧机轧制过程的仿真

采用流面条元法分析带材的三维塑性变形，影响系数法分析辊系的弹性变形，并将二者耦合，建立了4辊CVC轧机板形和板凸度的分析计算模型，并对4辊CVC热带钢连轧机的轧制过程进行了仿真。仿真结果表明，4辊CVC轧机具有很擅的板凸度和较强的板形控制能力；建立的仿真模型实用可靠，仿真精度较高，为4辊CVC轧机热轧带材板形和板凸度的仿真与分析提供了理论基础。     

FEM Analysis of Rolling Pressure Along Strip Width in Cold Rolling Process

 Using 3 D elastic plastic FEM, the cold strip rolling process in a 4 high mill was simulated. The elastic deformation of rolls, the plastic deformation of the strip, and the pressure between the work roll and the backup roll were taken into account. The distribution of rolling pressure along the strip width was obtained. Based on the simulation results, the peak value of rolling pressure and the location of the peak were analyzed under different rolling conditions. The effects of the roll bending force and the strip width on the distribution of rolling pressure along the width direction were determined.     

板材轧制过程轧制力刚塑性有限元快速计算

 为了满足板材轧制过程在线控制快速计算的要求,首先建立了板材轧制平面应变刚塑性有限元能量泛函。其次,通过合理的简化建立了只考虑变形区的快速有限元模型,且对有限元建模的关键问题包括中性点、第一类速度奇异点和刚性区等进行了处理。最后,开发了板材轧制快速计算有限元程序,并且利用现场轧制数据测试了快速有限元程序的计算速度和精度,结果表明计算速度和精度满足在线快速计算的要求。     

非对称不锈钢/碳钢复合板可逆冷轧过程的数值模拟

应用ANSYS有限元软件分析了热轧复合的不锈钢／碳钢复合板在冷轧过程中的变形特性以及界面上的应力、应变分布，确定了界面结合强度和成卷可逆带张力冷轧时的最大道次压下量。用3D-FEM模拟了接触表面上的应力，计算出了总轧制压力，并与实验值进行了对比。对比结果表明模拟值与实验值吻合较好。     

复合带材冷轧变形行为的上限法分析

 应用上限法对双金属复合带材冷轧时厚度、速度变化与轧制力、能量间的关系进行了分析讨论,建立了复合带材冷轧塑性变形行为的数学模型,在此基础上给出了复合带材的强度计算公式。应用这些公式对铝 钢复合带材的强度进行了计算,计算结果与试验结果吻合较好。