数值模拟在棒材热轧过程及缺陷预测中的应用

采用三维刚塑性有限元方法, 耦合轧制过程的温度场和应力、应变场, 利用DEFO RM-3D 有 限元软件模拟了棒材的热轧过程.通过分析轧件表面不同位置点的等效应变和等效应力, 得出轧件 尾部的变形比头部更充分以及中部变形较头部和尾部更稳定的结论;通过对轧件温度场的分析, 得 出了棒材热轧制结束瞬间, 沿着轧制方向, 表面温度呈下降趋势的结论, 此结论与轧制理论相吻合; 最后, 通过分析离散点的等效应变率、Y 向应变率和等效应力, 对棒材热轧过程中轧件表面易产生 缺陷的位置进行了预测, 模拟位置与实际位置基本吻合, 体现了数值模拟方法对于轧钢生产的重要 现实意义.     

42CrMo棒材轧后输送与缓冷过程温度场的模拟分析

考虑相变潜热和材料热物性随温度的变化,利用ANSYS有限元分析软件对42CrMo棒材轧后输送空冷,缓冷全过程的温度场进行了有限元模拟分析,获得轧件表面与内部的温度分布规律,并提出了一种棒材缓冷温度场计算的简化模型。结果表明,模拟所得结果与实测数据吻合,表明此方法可为组织及性能预测、工艺优化提供理论依据。     

塑性应变能密度对线材表面褶皱缺陷的影响

针对SCM435冷镦钢线材轧制表面褶皱缺陷,通过Gleeble热模拟实验与有限元分析的方法,研究塑性应变能密度与表面褶皱缺陷的关系,基于塑性应变能密度讨论粗轧孔型对轧件表面褶皱缺陷发生倾向性的影响。结果表明:塑性应变能密度越大、分布越集中,轧件表面发生塑性失稳、产生褶皱缺陷的倾向性就越大;优化粗轧机组中R3,R5孔型,坯料角部对应部位附近的表面塑性应变能密度明显降低,线材褶皱缺陷显著减少。     

小规格H型钢粗轧扭转影响因素分析

针对小规格H型钢粗轧过程中轧件出现扭转变形问题,以某钢厂小H型钢粗轧工艺参数为参考,利用Marc/superform有限元软件对粗轧轧制阶段进行模拟,分析轧件产生扭转变形的原因以及工艺因素对轧件扭转变形的影响规律。结果表明：小型H型钢粗轧过程轧辊轴向错位或来料偏扭都会引起轧件的扭转;减小孔型侧壁斜度对抑制轧件扭转程度作用明显;扩大槽底圆角能够增大翼缘外端部与圆角处接触面积,对轧件扭转起到一定的限制作用。文中孔型系统下V2,V5压下量比值越大轧件扭转越严重,立轧道次压下量比值控制在1.1～1.5范围更有利于提升轧制稳定性。     

轴类零件楔横轧三维数值模拟

利用Pro/E建立楔横轧模具和轧件的三维参数化模型,将其导入ANSYS/LS-DYNA有限元软件中,建立楔横轧轧制阶梯轴的有限元模型,对轴类零件楔横轧成形过程进行了三维数值模拟,得到轴类零件轧制过程中轧件内部的应变场、轧件表面变形形状等信息,为研究其他零件的轧制成形机理及变形规律提供了参考和理论依据.     

中碳钢楔横轧轧制过程及组织性能研究

采用有限元方法对两种不同温度下三辊楔横轧中碳钢棒材的轧制过程进行了数值分析,分析了轧件横截面上温度及等效应变的分布规律,并通过实验研究分析测定了截面上不同位置处的显微组织及硬度分布。结果表明：轧件等效应变等值面在轧件横截面上呈环状分布,由心部向外变形程度逐渐增大;轧制过程中轧件内部存在明显的温升,大约在轧件1/2半径处温升最明显;轧件典型组织为珠光体与先共析铁素体,且从心部到表层组织逐渐变细。同时发现轧件外表层有产生脱碳,其组织为铁素体。     

枣弧形零件板式楔横轧应力应变分析

根据枣弧形零件外形特征在ProE三维软件中建立模具模型,通过有限元分析软件DEFORM-3D对枣弧形零件板式楔横轧进行有限元模拟,对模拟结果进行轧件的轴向截面、径向截面的应力、应变分析,同时分析轧制过程中轧件的始温和轧制速度对轧件温度和轧制力的影响;利用DEFORM-3D中的点追踪功能就轧件径向中心的应力变化,分析轧件最可能产生裂纹缺陷的区域。结果表明;轧件内部裂纹较容易出现在靠近轧件心部应力发生交替变化的区域。     

大棒材热轧工艺的数值模拟

大棒材轧制属于高温大变形塑性成形过程,为了研究轧制过程中轧件温度场、应变场及微观组织演变的规律,在热模拟实验的基础上建立了大棒材初轧道次热-力-组织耦合的有限元模拟模型。模拟结果显示,轧制过程中轧件由于发生再结晶使晶粒得到细化,初轧完成后,轧件平均晶粒尺寸由芯部到表层逐渐减小;由于大棒材初轧过程中轧件芯部变形量较小,不利于轧件芯部孔隙性缺陷的压实,因此提高热轧连铸坯的芯部致密度是改善大棒材芯部质量的重要措施之一。     

热连轧圆钢成品孔型的有限元分析

根据ф16 mm圆钢的轧制规程,运用有限元分析软件ANSYS中的LS-DYNA大变形弹塑性显式分析动力学模块,对终轧机架在分别采用双半径圆弧和切线扩张角两种成品孔型条件下的热连轧过程进行有限元模拟。对比分析了同一轧件在不同孔型中的金属流动特性和应力应变分布规律。结果表明,有限元模拟结果与实际生产过程相吻合;对同样采用30°扩张角的两种孔型而言,轧件在双半径圆弧成品孔型中的表面受力和总体应变分布更为均匀;轧件在成品孔型的圆弧扩张部位受到的应力较大,使轧辊轧槽表面磨损不均;采用材质硬度更高的成品轧辊,可以降低轧槽表面的磨损程度,延长轧辊孔型的使用寿命,节约生产成本。     

无芯棒楔横轧铝合金空心轴微观组织演变规律

铝合金空心轴在楔横轧轧制过程中,其微观组织的演变对轧件的力学性能有重要影响.为得到无芯棒楔横轧铝合金空心轴的微观组织演变规律,通过有限元软件Deform-3D构建有限元模型.对微观组织演变过程进行数值模拟,研究了轧制温度、断面收缩率、展宽角和成形角4个参数对轧件平均晶粒尺寸的影响规律.并通过元胞自动机法揭示了工艺参数与...     

柱形棒铣刀铣削锥形螺杆的切削形面产生机理

为了采用柱形棒铣刀实现几何形状较复杂部件螺杆挤出副的高精度铣削加工,根据刀具与工件的空间几何关系,利用柱形刀具截面与工件的实际切削点建立数学模型.经过理论分析推导出在开槽和精加工时由柱形棒铣刀所铣削的实际螺旋形面,说明了其为近似倒锥形而非圆柱形,进而提出了由反求计算校正铣刀摆角的方法,并通过实际试切实验验证了理论分析的正确性.该方法可用于实际切削加工前的计算,以正确确定刀具摆角,有效提高锥形螺杆曲面的加工精度和效率.     

基于物理学的铣削过程仿真关键技术

为了预测零件加工变形，基于铣削加工有限元理论，构建了基于物理学的铣削加工过程仿真环境，研究了刀位轨迹离散、材料去除、网格自适应生成及动态网格数据维护等关键技术的处理.针对刀具的每次进给运动，系统自动检测刀具和工件毛坯网格相交的区域，通过网格自适应求精、粗化和删除以及有限元分析计算，模拟真实的铣削加工过程.该仿真环境可综合考虑加工参数、刀具路径等因素对零件加工变形的影响，优化加工工艺，保证加工精度.     

链表类在三维六面体单元等值线绘制中的应用

着重介绍了在三维六面体八节点单元表面和任意剖切面上 ,通过链表类和增加虚节点 ,利用三角形网格法绘制等值线的方法 ,并给出了具体的验证实例 ,说明了算法的可行性 .该算法灵活、可靠、移植性强 ,并可推广应用到任意复杂形状工件的三维有限元模拟结果的分析中 .     

Al-Si合金回转件车削表面雪花斑形成机理

Al-Si合金回转件车削加工时,工件表面会产生明暗相间的雪花斑,影响工件使用性能.为了找到雪花斑产生的机理,针对ZL101铸件加工表面进行了粗糙度测量,并对工件有雪花斑和无雪花斑位置进行了力学性能测试和微观组织观察.结果表明:车削工件表面有雪花斑位置的粗糙度显著大于无雪花斑位置的粗糙度;该位置取样样品的强度小于无雪花斑位置取样样品的强度.微观组织观察表明,有雪花斑位置样品的α-Al相晶粒尺寸和枝晶间距显著大于无雪花斑的,且该位置共晶组织中的硅相颗粒尺寸及共晶组织所占比例均大于无雪花斑的.组织粗大和共晶组织的增加促使Al-Si合金切削加工过程中切削表面雪花斑的形成.     

天津地区盾构施工对地层沉降的影响

以天津地铁2号线某盾构隧道施工段为背景,运用有限元模拟并结合现场监测资料,研究盾构施工对地层沉降的影响．结果表明：地表任一断面在盾构施工过程中都要经历一个随距开挖面相对位置不同而不断变化的沉降过程;同一断面不同深度处土层的沉降量及沉降影响范围不同,深层土体受施工扰动响应较地表更为敏感;通常情况下浅表层与深层土体沉降趋势一致,但由于城市地表硬壳层的存在,会导致监测数据较实际沉降值偏小,实际工程中应重视这种现象．     

超声波衍射时差法检测的有限元仿真

超声波检测是常用的无损检测方法,因超声波传播过程复杂,含有各种噪声信号,使缺陷衍射信号夹杂在大量噪声中难以被辨识出来,导致检测结果抽象.为了更好地应用超声波衍射时差法（TOFD）检测技术,对超声波衍射时差法的机理进行了有限元分析.首先,利用TOFD实验检测了带有人工缺陷的焊接钢板,提取了带有噪声的检测信号.其次,用ANSYS软件模拟仿真了超声波在工件中的传播过程,建立了焊接钢板和人工缺陷的有限元模型,分析确定了缺陷衍射信号.最后,对比了仿真结果与实验结果,发现仿真结果符合实际检测情况.结果表明超声波有限元仿真方法可以用于缺陷的定量与定位分析,为实际检测复杂的工况提供了可靠的评判依据.     

An analytical model for the prediction of cross-section profile and mean roll radius in alloy bar rolling

In a round-oval-round pass rolling sequence,the cross-section profile of an outgoing workpiece was predicted fast after getting the maximum spread.The concept"critical point on the contact boundary"was proposed and the coordinates of the critical point were solved.The equivalent contact section area was represented and the mean roll radius was determined.The validity of this model was examined by alloy bar rolling experiment and rigid-plastic FEM simulation.Compared with the existing models,the mean roll radius obtained by this model is similar to experiment data.     

大跨斜拉桥合龙现场偏差处置方案

以几内亚Boffa省一斜拉桥为例,对现场合龙过程中遇到的合龙段偏短问题进行分析. 以无应力状态法为基准,采用有限元软件进行模拟计算,并结合现场实测数据,针对性地拟定合龙方案. 计算及实测结果表明:以现有合龙段选取非低温时段进行直接合龙,对该斜拉桥合龙状态影响较小. 该方案可以确保大桥安全实现合龙,并对其他大跨斜拉桥施工中的类似合龙问题处置提供一定的参考.     

多点拉形数值模拟及模具型面补偿方法

建立了板料多点拉形有限元模型,确立了用于动态显式算法的拉形加载模式,并应用到典型件的拉形过程数值模拟中。对马鞍形曲面件的多点拉形进行了数值模拟,探讨了成形件上应力、厚度等的分布规律以及回弹和弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响。模拟结果表明,成形件的应力、厚度分布均匀,卸载回弹很小,弹性垫的不均匀变形对成形件精度的影响比回弹要大;为获得精确形状的成形件,提出了一种基于数值模拟结果通过反复修正获得准确的多点拉形模具型面来补偿多点拉形中弹性垫的不均匀变形和回弹的方法。