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H型钢轧制过程中立辊锥角对翼缘宽展影响的研究

作　者: 刘积成
导　师: 肖宏；谢红飙
学　校: 燕山大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: H型钢轧制翼缘宽展弹塑性有限元法立辊锥角
分类号: TG335
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 132次
引　用: 2次
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内容摘要

与普通工字钢相比，H型钢具有机械性能和经济性能好以及重量轻等优点，在许多行业有着广泛的应用。为了不断地改善孔型设计和优化轧制规程，达到以最小成本生产出符合客户需求产品之目的，人们对于H型钢轧制中各种轧制因素对轧件变形的影响曾进行过大量的研究。然而尚未见到关于立辊锥角对翼缘宽展的影响进行定量分析的报道。H型钢轧制是最复杂的材料弹塑性变形过程之一。以前，大多学者对H型钢轧制过程的研究都采用了实验和定性分析的方法。随着计算机数值模拟技术的进步，更为精确地研究轧制中轧件的变形行为成为可能。本文将采用三维弹塑性有限元法模拟H型钢轧制过程，试图找出立辊锥角对翼缘宽展的影响规律。本文首先调查了H型钢翼缘宽展问题的国内外研究进展；系统阐述了三维弹塑性有限元基本理论，给出了有限元法模拟H型钢轧制过程的操作要点；针对不同立辊锥角的H型钢轧制过程，采用有限元分析软件ANSYS进行了数值模拟，分析了H型钢轧制中轧件金属的变形特征，得到了不同立辊锥角情况下的翼缘宽展规律；最后以铅为材料，采用在试件断面划分网格的方法，对轧件的变形行为进行了实验研究，分析了立辊锥角和翼缘宽展的关系，并与数值模拟结果进行了对比。二者取得了较好的吻合，从而验证了三维弹塑性有限元法计算结果的正确性和可靠性。

全文目录

中文摘要  4-5
英文摘要  5-9
第1章绪论  9-18
  1．1 引言  9
  1．2 国内外H型钢生产发展概述  9-10
  1．3 H型钢的分类特点及应用  10-12
    1．3．1 H型钢的分类  10-11
    1．3．2 H型钢的特点及应用  11-12
  1．4 H型钢的轧制方法及变形理论的研究  12-15
    1．4．1 H型钢的轧制方法  12-14
    1．4．2 H型钢轧制理论研究状况  14-15
  1．5 本课题的意义及研究内容  15-18
    1．5．1 选题意义  15-16
    1．5．2 H型钢翼缘宽展研究的现状  16-17
    1．5．3 本论文的研究方法与研究内容  17-18
第2章数值模拟的基本理论  18-40
  2．1 引言  18
  2．2 有限单元法概述  18
  2．3 弹塑性有限元法的本构关系  18-23
    2．3．1 弹性阶段  19
    2．3．2 弹塑性阶段  19-23
  2．4 有限单元法的分析过程  23-24
    2．4．1 结构的离散化  23
    2．4．2 单元特性分析  23-24
    2．4．3 单元组集和节点未知量的求解  24
  2．5 ANSYS软件的理论基础  24-39
    2．5．1 软件简介  24-25
    2．5．2 塑性理论的三大法则  25-28
    2．5．3 三维实体分析的原理  28-33
    2．5．4 非线性问题的求解方法  33-36
    2．5．5 收敛准则  36-37
    2．5．6 接触与摩擦计算  37-39
  2．6 本章小结  39-40
第3章 H型钢轧制的数值模拟  40-61
  3．1 引言  40
  3．2 计算模型建立  40-45
    3．2．1 几何模型与材料属性  40-42
    3．2．2 选择单元类型  42-45
  3．3 面-面接触分析  45-46
  3．4 方程求解器的选择  46-48
  3．5 计算结果  48-60
  3．6 本章小结  60-61
第4章实验研究  61-72
  4．1 实验目的  61
  4．2 实验内容  61
  4．3 实验设备、仪器及实验准备  61-63
  4．4 主要实验过程  63
  4．5 实验结果及分析  63-67
  4．6 模拟结果和实验结果的对比  67-70
  4．7 误差原因简析  70
  4．8 本章小结  70-72
结论  72-74
附录  74-84
参考文献  84-89
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  89-90
致谢  90-91
作者简介  91

H型钢轧制过程中立辊锥角对翼缘宽展影响的研究

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