六辊CVC宽带轧机轧辊接触压力横向分布特性的计算机仿真

用条元法分析带材的三维塑性变形,用影响系数法分析辊系的弹性变形,将二者联立,对1850mm六辊CVC轧机冷轧带材轧辊接触压力的横向分布进行了计算机仿真。结果表明,CVC中间辊横向移动、工作辊弯和中间辊弯辊等手段,对轧制压力的横向分布影响很大,对辊间压力的横向分布也有明显影响。在各种情况下,辊间压力都呈S形分布。     

板宽对轧辊受力分布的影响规律

轧辊受力分布的形态直接影响轧辊的弹性变形和轧件的出口板凸度.基于影响函数法,对轧机辊系受力和轧辊弹性变形进行计算分析,研究了轧制过程中板宽对轧制压力、辊间压力横向分布的影响.分析表明,边部轧制压力先随着板宽的增大而增大,达到某极值点后又逐渐减小;而随着板宽的增大辊间平均压力增大,压力分布变得不均并向轧辊端部集中;这些规律为不同板宽轧件的轧制规程安排、轧辊磨损的计算分析以及轧件出口板凸度的计算模型与控制提供了基础.     

铜板带轧辊弹性变形对板形的影响分析

从轧辊弹性变形的角度分析了轧辊的弹性挠度、轧辊辊间压扁、工作辊与轧件间压扁对板形的影响,采用影响函数法计算了不同弯辊力、不同带宽对铜板带轧制时轧辊的弹性挠度、辊间压扁以及工作辊压扁的影响。结果表明:弯辊力变化对支持辊的挠度影响不大,辊间压扁量随着弯辊力的增加而逐渐减小,弯辊力对工作辊的压扁量影响较小;铜板带宽度变化对在离轧制中心线较近处工作辊和支撑辊挠度变化都不大,随着距离轧制中心越远工作辊和支撑辊的挠度都明显增大,铜板带宽度对于辊间压扁量影响很大,铜板带宽度对工作辊压扁量影响较小。     

轧制铜板带承载辊缝凸度影响因素分析

分析了轧制力、弯辊力对辊缝凸度的影响,结果显示:随着单位轧制力的增大,辊缝的负凸度也明显增加;弯辊力变化与辊缝凸度变化成反比。同时也分析了轧制力、弯辊力对辊缝二次变形凸度和四次变形凸度的影响,不同铜板带宽度对轧制力辊缝变形凸度的影响和弯辊力辊缝变形凸度的影响,结果显示:单位宽度轧制力和辊缝的二次变形凸度、四次变形凸度基本呈正比例关系;弯辊力和辊缝的二次变形凸度、四次变形凸度基本呈反比例关系;随着铜板带宽度的增加,辊缝二次凸度的轧制力影响因数明显降低,而辊缝四次凸度的轧制力影响因数则逐渐增加;随着铜板带宽度的增加,辊缝二次变形凸度和四次凸度的弯辊力影响因数增加。     

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。     

辊间压力分布影响因素的研究

四辊轧机辊间压力的分布将直接影响轧机负载辊缝形状,轧辊磨损情况以及轧辊强度的准确校核。本文采用分割单元法,研究了轧件宽度,轧辊直径,弯辊力,轧辊辊型,轧制压力分布等诸多因素对辊间压力分布的影响,给出了辊间压力分布规律,理论计算值与实测数据吻合较好,研究结果对于板形凸度计算及轧机设计有一定的借鉴作用。     

万能凸度轧机中间辊偏移板形调控能力分析

1420单机架万能凸度轧机(Universal crown mill,UCM)轧制极薄带时,中间辊偏移对正向轧制与负向轧制时工作辊弯辊、中间辊弯辊及中间辊窜辊的板形调控特性存在一定的影响,从力学角度分析辊系的受力状态,并运用LS-DYNA有限元软件建立显示动力学模型,定量计算中间辊不偏移轧制与正向偏移轧制及负向轧制时各板形调控手段的调控特性。计算结果显示轧机中间辊不偏移时,工作辊弯辊力与带钢凸度呈线性关系,随着工作辊弯辊力的增大,带钢凸度减小;当中间辊偏移时,工作辊弯辊调控功效要大于中间辊不偏移时,且正向轧制的弯辊调控功效要优于负向轧制;中间辊弯辊调控特性表现出与工作辊弯辊相似的变化趋势。不同中间辊窜辊的板形调控能力变化不大,不偏移轧制与负向轧制调控能力基本相同,正向轧制在窜辊量为15~30 mm范围内,其调控能力好于另外两种轧制工况。     

轧机工作辊有限元分析

四辊轧机在工作过程中,工作辊既承受工件的变形抗力,又承受轧机轧制力和弯辊力的共同作用,造成辊身应力状态复杂。为保证轧辊的合理与优化设计,采用有限元方法针对轧辊工作过程进行分析,提出了一种有限元模型建模方法,准确计算出工作辊在工作过程中的变形和应力分布。计算结果为轧辊的结构改进与优化设计提供依据,以提高轧机的设计水平。     

弯辊力对Q345R/316L不锈钢复合板热轧成形影响研究

针对Q345R/316L不锈钢复合板真空热轧过程中弯辊力预设定问题,采用非线性有限元仿真软件MSC.Marc,建立不锈钢复合板轧制过程三维热-力耦合有限元模型,分别设定模型弯辊力为0 kN、300 kN、500 kN、800 kN四种边界条件,通过数值模拟研究了不同弯辊力作用下复合板宽度方向上的基板压下量、辊系弯曲变形以及半有载辊缝分布规律。分析了在不同弯辊力作用下界面应力应变的分布规律,根据界面结合状态判定条件,设定最佳弯辊力。结果表明:无弯辊力时板形呈现中部高边部低变化趋势,施加弯辊力时板形有了明显改善,并得出弯辊力最佳设定值为500 kN;在总变形量不变的条件下,随着弯辊力的增加,会促进基层和复层金属的变形,应力应变分布均匀,变形协调同性好,有利于复合板界面的结合。     

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。     

软弹滚体线接触的边界元分析

软弹滚体的接触是关于表面附有一层软弹性材料的滚体间的弹流动压润滑问题,它涉及滚体表面的弹性变形与流体压力之间的相互作用。考虑到表面易于出现较大变形和两滚体间的压入啮合量,用普通的模拟方法来研究这种接触问题,在技术上存在着很大的困难。本文应用边界元方法,将流体的动压控制方程和表层弹性变形方程分别转化为边界积分方程,并对这些方程施行迭代运算,从而获得收敛解,对这类接触问题做了研究。研究结果将为结构设计、选择参数值提供指导性的依据,表明这种方法是对这类接触问题进一步研究的一种有效的方法。     

ANALYSIS OF ROLLING BY ELASTO-PLASTIC FINITE DEFORMATION CONTACT BOUNDARY ELEMENT METHOD

ＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＲＯＬＬＩＮＧＢＹＥＬＡＳＴＯＰＬＡＳＴＩＣＦＩＮＩＴＥＤＥＦＯＲＭＡＴＩＯＮＣＯＮＴＡＣＴＢＯＵＮＤＡＲＹＥＬＥＭＥＮＴＭＥＴＨＯＤＨｕａｎｇＱｉｎｇｘｕｅＳｈｅｎＧｕａｎｇｘｉａｎＸｉａｏＨｏｎｇＴａｉｙｕａｎＨｅａｖｙＭａ...     

四辊轧机有载辊缝解析模型研究

针对轧制过程中轧辊的弹性变形和轧辊与轧件间的相互作用，通过对四辊轧机辊系变形和受力状况的分析，从理论上详细推导了直观的有载辊缝形状函数，明确了有载辊缝形状函数与相关因素的对应关系。同时，为了验证辊缝解析模型的准确性，采用该模型对某铝热连轧机的精轧末机架的出口板凸度进行了理论计算，并与在线测得数据进行比较，结果表明：该模型计算精度高，相对误差较小(低于15％)。该模型不但为板形的控制以及轧制板凸度的建模提供了理论基础，还为预报板形、研究板带截面上任一点的板凸度提供了方便。     

薄带平整轧制时轧制压力模型的研究

考虑到轧辊的弹性变形以及轧件的弹性变形,建立了一套新的薄带平整轧制时的轧制压力模型。在模型中,对于一般薄带,考虑到停滞区的不对称性,采用混合摩擦理论分析了变形停滞区的摩擦力分布;而对于极薄带材,根据平整时塑性区相对弹性区缩小,摩擦力模型中的停滞区的范围并不止于塑性区,有可能扩大到弹性变形区这一特性,对相应的单位轧制压力分布情况进行了详细推导。同时,为了验证相关模型的准确性,采用该模型对宝钢1550CAL平整机相关典型规格产品轧制压力进行了理论计算,并在线实测出相应的轧制压力,其计算结果与实测值很好吻合,完全达到了工程上所需要的预报精度要求。因而该模型具有重要的理论意义和实用价值,可作进一步的推广与应用。     

摩擦系数对四对轮CR-ECA大应变技术的影响

集成传统轧制(conventional rolling)和等通道转角变形(equal channel angular deforma-tion)的新型大应变技术(CR-ECA大应变技术),是一种实现材料连续塑性大变形的有效手段。利用三维有限元分析软件Deform_3D对4对轮CR-ECA大应变技术进行了仿真计算。研究了4对轧制轮在不同摩擦系数下对工件应变、轧制轮扭矩及出口速度的影响。结果表明:摩擦系数是一个重要的技术参数;工件内部应变大小随着摩擦系数的变化而变化;随着摩擦系数的逐渐增大,轧制轮总扭矩逐渐增加,驱动性能提高;出口速度呈逐渐增大趋势,生产效率逐渐提高。     

2400mm铝热精轧机的刚度有限元模拟

应用大型有限元分析软件Abaqus,采用三维弹性静力接触有限元法对2400mm热精轧机的辊系进行了模拟,并得出它的变形,将机架的变形与辊系变形综合考虑,进而得出轧机的整体刚度。经分析得到的轧机整体刚度与现场轧机调试刚度较为接近,可为实际轧制生产和板形控制提供理论指导。     

风力发电机滚动轴承多体接触有限元分析

以风力发电机圆柱滚子轴承为对象,利用有限元法对其静力学和动态特性进行分析研究,建立了滚动轴承多体接触几何及有限元力学模型,分析了不同载荷、不同滚子数目及空心度的变化对应力和变形的影响规律,最后,进行了滚动轴承的有限元模态分析。相关方法和结论为风力发电机滚动轴承的设计制造及相关接触问题的进一步研究提供了科学依据和基础数据。     

Influence of the size,geometry, and material of the rollers on EHD traction

The influence of the parameters relating to the rolling elements on traction in EHD contacts is experimentally studied on a two-roller machine, in which experiments with point contacts are conducted for two paraffinic mineral oils, a synthetic naphthene, and a synthetic ester. Firstly, it is shown that the same traction curves are obtained in both internal and external contacts when the effective radius in rolling direction of the rollers is equal. The effect of an increase in the size of the rollers is to increase the film thickness and this results in a gentle decline in the maximum traction coefficient. As the effective radius in transverse direction is increased, so the traction decreases for a paraffinic mineral oil, while that for a synthetic naphthene remains constant independent of the geometry of the rollers. Finally, the effect of the material of the rollers is studied, employing rollers made of steel, ceramics, phosphorus bronze, brass, and aluminium alloy. The traction obtained under an identical normal load can be arranged according to the effective elastic modulus of the rollers for each oil. However, under identical contact pressure the same maximum traction curve is obtained independent of the material, but the decline in traction in the thermal region is slightly steeper with the ceramic than with the steel rollers because of the difference in the temperature rise of the fluid film.     

VC轧辊的承载特性研究

对控制压力与轧制力共同作用下的VC(variable crown)轧辊的承载特性进行了研究。基于所开发的VC轧辊系统,分析了辊缝形状和辊缝凸度与轧制力及控制压力的关系,提出了临界最大控制轧制力的概念。研究结果表明:当轧制力小于轧辊系统的最大临界控制轧制力时,其板形控制能力优于同规格的实心平辊;当控制压力较大且轧制力较小时,轧辊系统可以实现零凸度或负凸度的负载辊缝。     

Numerical modeling an elastohydrodynamic contact of shaped rollers with allowance for misalignment of their axes

A method of numerically solving an elastohydrodynamic (EHD) contact of shaped rollers with allowance for misalignment of their axes in a plane perpendicular to the rolling direction is advanced. The mode of EHD lubrication is typical of such friction assemblies as roller bearings and gearings, in which the contacting elastic bodies are separated by a lubricant film and deformed under the action of an external load. Results of numerical modeling demonstrate the significant effect of the misalignment angle on the distribution of pressure and thickness of the lubricant film in the EHD contact and can be used further to analyze friction in a contact area and the stress tensor in a subsurface layer. The mathematical model of the EHD contact is described through nonlinear integro-differential equations and inequalities. The computational algorithm is based on Newton’s method.