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轧制过程的有限元模拟

作 者: 李云霞
导 师: 刘剑雄
学 校: 昆明理工大学
专 业: 机械工程
关键词: 冷轧 薄板 有限元 模拟
分类号: TG331
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 121次
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内容摘要


随着现代社会的发展,对板材质量要求越来越高,板材的生产过程的控制要求也要相应的提高。板材生产以轧制为主,薄板轧制以冷轧为主。薄板冷轧过程是一个较为复杂的非线性过程,用人工来进行计算需要耗费大量的精力和时间,而且用人工控制的方法生产出来的产品质量不稳定,生产率低下。因此,现代薄板冷轧需要采用计算机控制。数学模型是计算机控制系统的核心,其作用是通过选用不同的物理或实验模型来描述最佳的生产过程,用数学模型可以将影响轧制规程的诸因素定量化,从而使得对轧制规程的评估变得更加科学和规范。通过模型控制可以使轧制过程平稳,达到所要求的带钢性能指标,提高了控制精度和产品质量。本课题主要研究薄板冷轧的有限元模型,运用相关的理论知识,总结出了薄板冷轧的有限元模型的建立过程与方法,该方法使用ANSYS大型有限元分析分析软件进行有限元分析,得到轧制过程的应力应变模型,根据对轧制过程的模拟仿真,可获得最优的轧制条件,从而更精确的进行质量控制。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-16
  1.1 研究意义与背景  7-12
    1.1.1 研究背景  7-8
    1.1.2 冷轧板带钢生产  8-11
    1.1.3 研究意义  11-12
  1.2 有限元技术在轧制领域的应用现状  12-14
  1.3 研究内容  14-15
  1.4 本章小结  15-16
第二章 有限元理论  16-29
  2.1 概述  16-18
    2.1.1 有限元法  16
    2.1.2 有限元分析的流程  16-17
    2.1.3 塑性成形过程中的有限元法  17-18
  2.2 大变形弹塑性有限元理论  18-25
    2.2.1 非线性有限变形理论概述  18-21
    2.2.2 全量拉格郎日法和修正的拉格郎日法  21-24
    2.2.3 接触问题  24-25
  2.3 ANSYS有限元分析软件简介  25-29
    2.3.1 商业有限元分析软件概况  25-26
    2.3.2 ANSYS软件的组成  26
    2.3.3 ANSYS有限元软件的特点  26-27
    2.3.4 商业有限元分析软件在轧制领域中的应用  27-29
第三章 冷轧板带钢轧制过程的有限元模型的建立  29-44
  3.1 显式动力有限元关键技术  29-32
    3.1.1 显式算法与隐式算法的比较  29-31
    3.1.2 质量缩放与混合时间积分  31-32
    3.1.3 自适应网格划分  32
  3.2 板带钢轧制过程的有限元模型的建立  32-44
    3.2.1 问题描述  32-35
    3.2.2 定义单元类型  35
    3.2.3 定义材料属性  35-36
    3.2.4 建立几何模型  36-38
    3.2.5 划分网格  38-40
    3.2.6 创建PART  40-41
    3.2.7 定义接触  41
    3.2.8 创建组件,施加约束和初始条件  41-44
第四章 模拟结果的分析  44-86
  4.1 模拟分组说明  44
  4.2 压下量对轧制的影响  44-58
    4.2.1 模拟结果应力场分析  44-54
    4.2.2 轧件应变场和位移场分析  54-58
  4.3 不同工作辊径结果分析  58-72
    4.3.1 模拟结果应力场分析  58-66
    4.3.2 模拟结果应变场分析  66-72
  4.4 不同轧制速度结果分析  72-85
    4.4.1 模拟结果应力场分析  72-79
    4.4.2 模拟结果应变场分析  79-85
  4.5 本章小结  85-86
第五章 总结  86-87
参考文献  87-90
致谢  90

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 轧制 > 轧制理论
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