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冷轧液压弯辊力对带钢板形影响的模拟研究

作　者: 张国强
导　师: 王凤辉；高兴岐；赵红阳
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 板形弯辊力冷轧显式动力学数值模拟
分类号: TG335.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

在冷轧薄带生产中,板形问题一直是复杂而难于解决的问题。目前,对四辊轧机的工作辊施加弯辊力是一个比较有效的解决手段。本文采用数值模拟的方法,利用商业软件ANSYS的LS-DYNA板块,建立了带弯辊力的带钢轧制弹塑性显示动力学有限元模型,进行了不同弯辊力条件下的仿真计算,最后还完成了与现场生产的比较。本文首先综述国内外有关板形理论、调控策略、轧制过程数值模拟的研究进展情况。针对鞍钢冷轧现场工艺设备条件,基于显式动力学弹塑性有限元法基本理论,应用ANSYS/LS-DYNA软件对带弯辊力的轧制过程进行了数值模拟分析。建立不同宽度的带钢冷轧弯辊力正弯模型,通过改变弯辊力大小,得出弯辊力对带钢、工作辊的影响,研究弯辊力的影响规律。考虑到轧制过程存在几何非线性、材料非线性和接触等问题,模型非常复杂,所以在数值模拟中选用了显式动力学算法,研究结果表明带弯辊力轧制过程中采用显式动力学算法是可行的。通过模拟程序结果的对比分析得出弯辊力的影响规律,给出比较可信的弯辊力值,通过与现场比较,模拟结果与现场拟合度较高,模型建立的比较可靠。研究方法对同类研究,以及扩展研究具有重要的借鉴价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-21
  1.1 引言  9-10
  1.2 带钢板形方面的知识  10-13
    1.2.1 板形的定义  10-11
    1.2.2 影响板形质量的因素  11
    1.2.3 常见的板形缺陷  11-12
    1.2.4 板形调控策略  12-13
  1.3 四辊轧机及其液压弯辊调节特性  13-15
    1.3.1 四辊轧机结构和工作原理  13-14
    1.3.2 液压弯辊  14
    1.3.3 液压弯辊对工作辊作用  14-15
  1.4 有限元在轧制中的应用  15-18
    1.4.1 刚塑性有限元法  15-16
    1.4.2 弹塑性有限元法  16-18
  1.5 研究内容和技术路线  18-21
    1.5.1 研究内容  18-19
    1.5.2 技术路线  19
    1.5.3 技术难点  19-20
    1.5.4 主要创新点  20-21
第二章轧机液压弯辊性能及液压回路分析  21-27
  2.1 液压弯辊的基本原理:  21-23
    2.1.1 弯辊基本原理:  21
    2.1.2 弯辊液压缸结构尺寸及弯辊力计算  21-22
    2.1.3 弯辊力的作用效果  22-23
  2.2 鞍钢冷轧3#线第四机架四辊轧机弯辊缸布置方案  23-24
  2.3 液压系统分析  24-25
  2.4 主要液压元件与液压原理图  25-27
第三章有限元法基本原理和ANSYS/LS-DYNA软件介绍  27-40
  3.1 有限元法基本简介  27-29
  3.2 ANSYS/LS-DYNA简介  29-30
  3.3 ANSYS/LS-DYNA理论基础  30-34
    3.3.1 有限变形的应变张量  30-32
    3.3.2 不同构形下有限变形的应力张量  32-34
  3.4 材料非线性分析  34-36
  3.5 显式示动力学有限元方程  36-40
    3.5.1 显式示动力学的基本方程  36-37
    3.5.2 空间有限元离散化  37-38
    3.5.3 中心差分法  38-40
第四章大变形弹塑性本构及接触分析  40-49
  4.1 大变形弹塑性材料的基本数学模型  40-44
  4.2 接触分析  44-49
    4.2.1 接触问题的描述  44-45
    4.2.2 接触区域的判断及接触点的处理  45-47
    4.2.3 摩擦问题的处理  47-49
第五章轧制过程的数值模拟及结果讨论  49-73
  5.1 物理过程描述和假设条件  49-50
    5.1.1 轧制过程  49-50
    5.1.2 轧机部分介绍  50
    5.1.3 假设条件  50
  5.2 有限元模型的建立  50-55
    5.2.1 模拟轧辊的几何参数  50-51
    5.2.2 模拟钢种的几何以及工艺参数  51-52
    5.2.3 空间结构模型的简化及建立  52-54
    5.2.4 载荷及初始条件的处理  54-55
  5.3 1430宽带钢模拟分析  55-63
    5.3.1 轧后带钢横断面  55-58
    5.3.2 弯辊力对轧制压力分布的影响  58-61
    5.3.3 弯辊力对工作辊弯曲变形的影响  61-62
    5.3.4 弯辊力对工作辊辊缝的作用  62-63
  5.4 1219宽度轧件轧后分析  63-69
    5.4.1 轧后带钢横断面  63-65
    5.4.2 弯辊力对轧制压力分布的影响  65-67
    5.4.3 弯辊力对工作辊弯曲变形的影响  67-68
    5.4.4 弯辊力对工作辊辊缝的作用  68-69
  5.5 模拟结果与鞍钢冷轧现场情况的比对  69-73
    5.5.1 1430宽带钢与1219宽带钢弯辊力的选择  69
    5.5.2 与现场生产对照  69-73
第六章结论与展望  73-74
参考文献  74-76

冷轧液压弯辊力对带钢板形影响的模拟研究

内容摘要

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