中厚板轧制过程的有限元仿真研究

本文采用了MSC MARC2005有限元分析软件包建立了中厚板轧制的有限元仿真模型,通过接触分析的方法对中厚板的轧制过程进行了三维模拟仿真,并对不同压下量轧件轧后变形及应力分布做了分析,结果表明与实际轧制参数基本一致。     

中厚板轧制过程的数值模拟分析

在中厚板轧制成形过程中采用有限元方法进行数值模拟分析可以为实际生产提供合理的工艺参数，便于延长轧机的寿命。提高产品质量和减少试错过程的消耗等。文中阐述了利用有限元软件对中厚板轧制成形过程的非线性数值模拟分析中的一些广为关心的问题，包括：摩擦力在轧件表面的分布情况以及摩擦力大小对轧制过程的影响；材料的等向强化模型、运动强化模型和混合强化模型对中厚板轧制过程的影响；热一力耦合对厚板轧制成形过程的影响及其数值模拟分析方法。     

坡口形状对Monel400合金厚板焊接残余应力影响的研究

利用visual-mesh软件,建立了两种不同坡口形式下的20 mm厚Monel400合金板对接接头二维有限元网格模型;以SYSWELD软件为平台,利用平均热循环曲线法对两种坡口形式下的多道焊焊接过程进行了数值模拟,得出了两种坡口形式下接头的温度场分布、残余应力分布、残余变形分布等结果。结果表明,对称型X型坡口的等效应力值、横向残余应力值及残余变形量均小于非对称型X型坡口。     

P110套管冷矫残余应力模拟分析

残余应力是影响套管抗挤强度的主要因素之一，为了分析矫直对套管残余应力分布的影响，应用有限元分析软件Marc建立了P110套管冷矫模型，通过模拟计算，得到了套管截面环向残余应力分布状况，将模拟结果与实际测量结果进行了对比。模拟的结果表明经过冷矫的套管存在很大的残余应力。     

基于有限元方法的中厚板预矫直过程模拟研究

各种中厚板高强度钢的生产和轧后超快冷等技术的应用,对预矫直工艺和设备的发展提出了要求。针对预矫直工艺特点,以7辊预矫直机为研究对象,建立了中厚板预矫直过程的三维有限元模型。通过数值模拟,对比了大变形、小变形、小倾角整体倾斜、大倾角整体倾斜4种矫直方案中钢板的残留挠度和残余应力,并分析了矫直速度对矫直过程的影响。结果表明:预矫直可有效改善轧制板形缺陷,大倾角整体倾斜方案较适合本文研究的中厚板预矫直机。     

厚板轧制过程中轧件内部变形渗透定量化研究——自主工艺设计辅助软件的探索

为增强PIDAS中工艺设计辅助DA(design aided)功能,从有限元数值模拟仿真计算入手,系统建立厚板轧制过程中轧件内部变形分布数据集,通过python编程建立基于数据库的厚板轧制过程中轧件内部厚度方向变形量分布(变形渗透)高效定量化计算模型.把数值研发结果导入到PIDAS系统,为厚板产品进行轧制工艺设计优化,在自主工艺设计辅助软件领域上进行了探索.     

GH4169合金淬火残余应力的中子衍射及有限元分析

淬火工艺是工件制作过程中不可或缺的环节,而温度梯度又会导致残余应力的产生,因此准确表征GH4169工件内部残余应力及探索建立有效的有限元模拟分析对了解和改善其性能具有重要意义。利用中子衍射的手段研究了GH4169合金淬火残余应力分布,并对淬火过程的温度场和应力场进行有限元数值模拟分析。结果表明:淬火后工件中心的残余应力状态为3向拉应力,约为400MPa;工件近表层形成单向或双向压应力状态,约-300~-400MPa。将有限元计算得到的试样中心和表面处的残余应力和应变与中子衍射测试结果进行对比,结果表明二者应力分布规律较为一致。结合中子衍射和有限元模拟的结果,较为合理地阐述了快速冷却过程中残余应力的形成机制。     

钢轨万能精轧过程的三维弹塑性有限元模拟

借助有限元分析软件MSC.Marc,采用三维热-机耦合弹塑性有限元模型,对钢轨万能精轧过程进行模拟分析。以UR-EF-UF三机架连轧过程为研究对象,建立变形过程优化模型。将轧件尺寸模拟结果与实验结果进行比较,两者吻合较好,验证了模型的准确性。对轧件变形过程、轧制接触状态、应力应变分布以及速度变化等模拟结果进行了讨论分析,揭示了万能轧机各道次的加工特点和轧件在连轧变形过程的变形规律。     

七辊矫直机矫直工艺仿真

建立中厚板矫直过程中的三维有限元模型,把仿真得到的矫直力参数与实测值进行比较来验证模型的可靠性。对比了大变形矫直,小变形矫直和整体倾斜式矫直三种矫直工艺,研究了矫直倾角对矫直后平直度的影响,最终通过模拟仿真得到了整体矫直合理的压下量。     

板材单点渐进成形数值模拟分析

单点渐进成形是一种能够利用数字化制造将塑性成形和快速成形技术相结合,且适用于高强度材料成形的柔性成形技术。利用ANSYS/LS-DYNA软件建立单点渐进成形的有限元模型,模拟板材单点渐进成形的变形过程,通过分析成形件的应力状态验证了渐进成形过程符合双向拉应力理论;此外,通过研究在不同水平进给量、深度进给量和层间进给方式下成形件板材减薄率的变化,获得水平进给量、深度进给量和层间进给方式对板材成形的影响规律。     

基于配合辊系的楔形板矫直工艺

 采用常规矫直辊系矫直楔形板严重降低了楔形板矫直范围和效率，为了提高楔形板矫直厚度范围和矫直质量，提出了一种基于配合辊系（大直径矫直辊系和小直径矫直辊系）的楔形板矫直方法。首先研究了配合辊系矫直机辊径、辊距与楔形板矫直效果的关系，设计了楔形板矫直机配合辊系，给出了矫直工艺方案；然后给出了配合辊系矫直楔形板的分区原则，基于有限元法建立了基于配合辊系的楔形板矫直过程有限元模型，仿真结果与实测结果一致，验证了有限元模型的正确性；最后对基于配合辊系的楔形板矫直过程进行仿真，计算了常规辊系和配合辊系下楔形板矫直力及残余应力，分析了不同板厚分区对楔形板矫直效果的影响，结果表明，配合辊系设计方案适合楔形板矫直过程且矫直效果较好。     

复合板轧制界面周期性波动的模拟与试验

为了探究复合板轧后复合界面产生周期性厚度波动的机理和影响因素,基于商用有限元分析软件ABAQUS建立了铝/钢/铝三层对称复合板轧制的有限元模型.通过对轧制过程复合板各层应力变化规律的分析,表明在铝/钢/铝复合板轧制过程,钢层和铝层存在明显的变形不协调现象,铝层的变形趋势明显大于钢层,导致钢层在轧制方向产生拉应力并使钢层...     

宽厚板预矫机负扭矩分析

宽厚板七辊预矫机是提高板带平直度、均匀或减小残余应力分布的重要环节,其矫直水平直接决定了产品质量.以宽厚板实际变形情况为背景,通过研究材料变形与各道次下的弯曲曲率及弯曲挠度之间的关系,对负扭矩的产生原因进行了分析;与此同时采用应变电桥法对七辊预矫过程中传动轴扭矩测试信号进行了分析,并通过有限元模拟进行对比分析.研究结果表明:负扭矩的产生是由于集中驱动所提供的同一转速与压弯量不同形成的不均一速度,二者无法适应引起的;负扭矩导致各个辊负载扭矩重新分配,最终对矫直辊面造成损伤;并在此基础上优化矫直工艺参数,将第二台电机的转速提高30％后,6号辊负扭矩现象得到缓解,3号和5号辊扭矩剧增现象得以消除,矫后板平直度得到改善,矫后残余应力分布更加均匀.     

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…     

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According to the elastic- plastic bending theory, the straightening reduction could be calculated by the curvature integral method. The 3D dynamic finite element model of bimetal composite plate was established during straightening process. And then the change rules of longitudinal displacement of composite plate and the influence on the residual stress of composite plate under different reduction procedures during straightening process were analyzed by simulation. The results show that the part of the initial wave shape can be eliminated in initial pass time, and the crown of straightened plates can be largely reduced after properly increasing the subsequent inflection during the straightening process, residual stress of the plate is small and uniformly distributed. The flatness of straightened composite plate is complied with the national standards.     

4100mm宽厚板轧机支承辊辊型曲线优化仿真分析

 辊间接触压力分布是影响宽厚板板形质量和轧辊使用寿命的重要因素,为了获得均匀的辊间压力分布,以4100mm宽厚板四辊轧机为对象,考虑轧件弹塑性变形和辊系弹性变形耦合作用,采用弹塑性热-力耦合非线性有限元方法,数值模拟分析了宽厚板轧制过程的辊间接触压力分布规律,并通过仿真分析,对支承辊辊型及其边部卸载曲线进行了选型和优化改进,获得了以二次曲线为辊凸度和抛物线为辊肩部卸载曲线的辊形,延长了轧辊的使用寿命,改善了宽厚板的板型质量。     

带夹层不锈钢复合板异步轧制力数学模型研究

 为实现带夹层复合板异步轧制力的预报,对直接添加薄板作为中间层的不锈钢复合板进行受力分析,依据各层金属变形特点以及轧件摩擦力方向的变化,将轧制变形区划分为5个分区,考虑复合板单元体截面法向应力与剪应力在各层金属间的线性分布,借助各个分区力平衡方程,建立了带夹层复合板异步轧制力数学模型;研究了剪切屈服应力比、辊径比、摩擦因数比对各层单元体应力分布的影响以及不同压下率下中性点和连接点的位置变化规律;运用MSC.Marc有限元仿真软件,对316L/Ni/EH40复合板进行了5道次异步轧制仿真,轧制变形区受力状态与理论模型基本一致,各道次轧制力大小与理论计算值误差在10%以内,结果表明,本模型可为带夹层复合板异步轧制力精准预报提供理论指导。     

辊式矫直机矫直板带浪形的有限元仿真分析

 辊式矫直机的矫直功能是中厚板生产线上保证板带板形的重要手段,其矫直过程可以消除或均匀板带内部残余应力,对提高板带综合质量具有重要意义。为了分析矫直机对带有边浪的板带的矫直过程以及矫直效果,首先建立了板带弯曲挠度的计算模型,为确定矫直辊的压弯量奠定了基础。在矫直模型作为压弯量设定的基础上,参考现场实际设备尺寸,通过借助大型商用有限元软件ANSYS建立了11辊的辊式矫直机有限元仿真模型,并针对研究目标设计了相应的仿真工况,将模型的矫直过程调整为采用上辊系整体压下倾斜的设置,对不同浪高的板带进行仿真分析。将有限元模型计算出的矫直力与生产实际设备的矫直力进行对比,有限元模型的矫直力计算偏差约为8.3%,满足计算精度要求。设置边浪浪高分别为5、10、20 mm的板带作为仿真工况,对其矫直过程进行仿真计算,提取仿真结果中的相关数据进行分析,发现在不采用弯辊的条件下,矫直过程同样具有消除板带不平度的作用。结果表明,在浪高较大时,矫直过程消除不平度的作用明显,但是矫直后板带并不能达到最终的平整度要求;在浪高较小时,矫直过程对不平度的消除能力较弱,但矫直后板带不平度可以达到最终的平整度要求。在分析的基础上,在工业现场的实际设备中进行相关试验,试验数据表明,仿真结果与试验结果趋势相同。     

FEM Simulation of Large Diameter Pipe Bending Using Local Heating

 With the aid of elastic plastic large deformation finite element method (FEM), an elastic plastic and coupling thermo mechanical model was built to calculate the bending process of the bent pipe, combining with local heating or cooling of the bent pipe. Based on the FEM simulation, the metal deformation during the bending process was analyzed in detail. The thinning and thickening ratio of the pipe wall thickness, the ovality of the cross section of the pipe and the spring back angle, etc, are presented.     

金属层合板板形翘曲变形行为

采用经典弹性力学方法建立了金属层合板翘曲解析计算力学模型,获得了厚度方向不均匀延伸与板形翘曲之间的定量关系;并分别建立了在线和离线两种状态下金属层合板翘曲变形的有限元数值模拟模型,对解析计算力学模型进行了验证;在此基础上,揭示了金属层合板产生板形翘曲缺陷的力学根源以及各因素对金属层合板板形翘曲缺陷演变的影响规律,同时对比分析了双层和三层结构层合板与均质板的翘曲变形差异以及铜/碳钢层合板与不锈钢/碳钢层合板二者之间的翘曲变形差异。研究表明,金属层合板翘曲高度与延伸差、厚度比呈正比关系,与厚度呈反比关系,且基层与覆层的切变模量相差越大,厚度比对金属层合板翘曲变形的影响越大。基于数值模型,模拟研究了层合板在理想均匀分布的初始温度下,历经去应力退火过程时,其板形翘曲的变形行为及规律,并与均质板进行比较。最后,在工业生产现场取样已翘曲层合板,通过测量其弯曲变形量进而反求其初始延伸差,验证了解析计算力学模型的准确性。