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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
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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。
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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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