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连铸板坯凝固传热及矫直过程中的力学行为分析

作　者: 孙彦超
导　师: 张兴中
学　校: 燕山大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 有限元法板坯连铸凝固传热热力耦合矫直应力应变
分类号: TF777.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 73次
引　用: 1次
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内容摘要

高温铸坯在凝固传热和液芯矫直过程中处于固液两相并存的流动状态,其温度、应力分布、应变和应变率分布彼此耦合,相互影响,关系到产品质量和生产效率。因此对这两个过程的研究具有重要的理论和实际意义。本文根据某钢厂R9300型板坯连铸机的生产实际情况,采用弹塑性有限元分析法,借助MSC.Marc软件平台,对厚度为230 mm、宽度为1000 mm的板坯进行有限元模拟。(1)确定板坯温度场模拟所需的传热学方程及边界条件。在合理的假设和简化条件下,建立三维非稳态凝固传热模型。在刚体的推动下使得铸坯沿着弧形轨道运行到矫直前段。伴随着铸坯的运动对其施加相应的热边界条件,最终使得铸坯由直变弯,并得到矫直前各个阶段的温度分布和坯壳厚度。(2)在合理的假设和简化条件下,建立多点矫直热力耦合模型。将矫直前段的温度场模拟结果作为铸坯的热初始条件。忽略矫直前铸坯的变形,以初始应力、初始应变都为零作为铸坯的力初始条件。由辊子带动铸坯运动,用直接耦合的方法,对带液芯板坯多点矫直过程进行模拟,得到温度、应力、应变和应变率的分布。(3)模拟考虑重力时多点矫直的变形规律并与之前进行比较,得出重力对于矫直辊的作用不可忽略。(4)在相同的浇铸条件下,模拟连续矫直的变形规律并与多点矫直进行比较,更准确地表现连续矫直的优越性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 连铸技术发展概况  9-12
    1.1.1 连铸技术发展  9-10
    1.1.2 我国连铸技术的发展趋势  10
    1.1.3 连铸技术的发展目标与趋势  10-12
  1.2 连铸坯矫直技术的发展与现状  12-15
    1.2.1 国内外连铸矫直技术的发展  12-14
    1.2.2 铸坯矫直方式的分类  14-15
  1.3 课题研究的意义、思路及主要内容  15-16
    1.3.1 课题研究的理论与实际意义  15
    1.3.2 课题研究思路及内容  15-16
第2章连铸板坯的凝固传热和矫直  16-44
  2.1 板坯的凝固传热  16-27
    2.1.1 结晶器内的凝固传热  17-18
    2.1.2 改善结晶器内传热效果的措施  18-19
    2.1.3 二冷区的凝固传热  19-21
    2.1.4 影响二冷区凝固传热的因素  21-23
    2.1.5 二冷水分配  23-25
    2.1.6 二冷控制的冶金准则  25-27
  2.2 板坯的矫直过程  27-36
    2.2.1 铸坯矫直的基本原理  27-30
    2.2.2 多点矫直  30-33
    2.2.3 连续矫直与多点矫直的区别  33-34
    2.2.4 高温铸坯的脆化理论及铸坯矫直的一般准则  34-36
  2.3 材料非线性问题  36-38
    2.3.1 塑性形变理论基础  36-37
    2.3.2 屈服条件  37
    2.3.3 强化定律  37-38
    2.3.4 增量理论  38
  2.4 弹塑性材料本构关系  38-40
  2.5 有限元描述  40-43
    2.5.1 有限元法简介  40
    2.5.2 有限元法分析问题的步骤  40-41
    2.5.3 热力耦合有限元方程的建立  41-42
    2.5.4 热力耦合有限元方程的求解  42-43
  2.6 本章小结  43-44
第3章连铸板坯的模型建立与参数选择  44-58
  3.1 板坯连铸的工艺参数  44-46
  3.2 板坯凝固传热的模型建立  46-50
    3.2.1 坐标系的建立与模型简化  46
    3.2.2 假设条件  46-50
  3.3 板坯矫直热力耦合的模型建立  50-52
    3.3.1 模型简化  50
    3.3.2 假设条件  50-52
  3.4 连铸坯物性参数的确定  52-57
  3.5 本章小结  57-58
第4章模拟结果与分析  58-82
  4.1 板坯温度场的模拟结果与分析  58-67
  4.2 板坯矫直过程的模拟结果与分析  67-81
    4.2.1 多点矫直有限元模拟  68-75
    4.2.2 考虑重力的多点矫直模拟  75-78
    4.2.3 连续矫直模拟  78-81
  4.3 本章小结  81-82
结论  82-83
参考文献  83-88
致谢  88-89
作者简介  89

连铸板坯凝固传热及矫直过程中的力学行为分析

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