有限元模拟在H型钢工艺优化中的应用

为满足H型钢工艺优化的需要,对粗轧阶段进行有限元模拟,根据模拟结果,对工艺优化方案进行分析,并根据力能数据对现场设备进行校核,确定工艺方案,最终进行现场实践,工艺优化达到预期效果。结果表明,有限元模拟有助于分析轧制过程中的金属成形,尤其对于型钢轧制过程中变形规律的研究,具有较高的参考价值和指导意义。     

箱型孔轧制方坯的显式动力学有限元模拟

借助有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，对方轧件在箱型中的动态轧制过程进行模拟仿真，分析了轧制区应力场和轧件变形参数。数值模拟结果和试验结果基本相符。     

中厚板轧制过程中轧制力变化有限元模拟

采用动态显式有限元法对中厚板轧制过程进行了分析.分析了轧制过程稳定阶段接触区中厚板单元数、轧辊单元尺寸以及中厚板初始速度选择对有限元分析计算结果的影响,得出了合理的轧制过程有限元模拟参数,并对某中厚板厂15道次轧制过程轧制力变化规律进行了分析,稳定阶段轧制力计算结果与实测结果非常接近.该结果对中厚板轧制过程模拟具有一定的参考意义.     

316L/EH40不锈钢复合板热轧过程中晶粒组织的均匀性

 为了改善热轧不锈钢复合板晶粒组织的均匀性,采用正交试验优化设计方法设计数值模拟方案,研究轧制工艺参数对基层不均匀因子、基层平均晶粒尺寸、复层不均匀因子和复层平均晶粒尺寸的影响,分析各参数的影响显著性顺序,并采用综合平衡法得到优选参数组合,轧制压下率为60%,轧制温度为1 100 ℃,轧制速度为300 mm/s。对优化后的参数组合进行有限元模拟,得到了热轧过程中沿不锈钢复合板厚度方向晶粒尺寸的分布及其变化规律。通过试验与仿真模拟获得的晶粒尺寸进行对比验证,得出晶粒尺寸误差在5%以内,验证了有限元模型的正确性与可靠性。     

不锈钢/碳钢包层钢筋轧制模拟分析与试验研究

 研究了不锈钢/碳钢包层钢筋轧制过程中,轧件尺寸变化情况以及金属的流动规律。应用MSC.Marc对不锈钢/碳钢包层钢筋轧制过程进行了有限元模拟。基于软件二次开发,判断两金属的结合状态。通过和均质碳钢钢筋轧制模拟结果进行对比,并经包层钢筋轧制试验验证,结果表明：轧制过程中,不锈钢包层钢筋芯部的轴向延伸阻力大于均质碳钢钢筋,造成包层钢筋的宽展大于均质碳钢钢筋,因此,不能应用轧制均质碳钢钢筋的孔型轧制包层钢筋。包层钢筋的模拟结果与试验比较吻合,证明孔设计合理且有限元模型可靠。     

板带粗轧全过程三维热力耦合模拟分析

为了预测热轧过程的温度与轧制力变化情况,利用热力耦合三维有限元模拟方法,对板带热轧粗轧过程进行了全流程模拟仿真分析。介绍了仿真模型的建立、材料参数以及初始条件、边界条件的设置,并对模拟结果进行了分析。最后利用现场实测温度数据和轧制力数据与模拟结果进行对比分析,仿真结果与实测值基本吻合,可为现场的实际生产提供指导。     

基于Drucker-Prager/Cap模型的W–Cu20粉末轧制数值模拟

将Drucker-Prager/Cap塑性模型引入到高硬度W–Cu20粉末轧制有限元分析中,利用巴西圆盘试验、单轴压缩试验以及模压试验得到Drucker-Prager/Cap塑性模型参数,借助商业有限元软件ABAQUS以及Fortran自编的VUSDFLD子程序,建立粉末轧制的有限元模型,并与实际试验进行了比对。结果表明:模拟结果中的板料相对密度和板料厚度与实际实验结果吻合较好,最大误差为4.47%,说明Drucker-Prager/Cap塑性模型对粉末轧制工艺研究有参考意义。     

Ti3111钛合金厚板轧制过程数值模拟

结合实际的生产工艺,利用simufact.forming软件对Ti3111钛合金厚板热轧工艺进行了数值模拟。本文从温度场、轧制力两方面,证明了有限元模型的可靠性和准确性较高;研究了在稳定轧制阶段不同压下量、轧制速度等变形参数对轧制力和温度的影响规律和坯料的应力应变场、温度场变化及材料流动变形规律,为钛合金厚板热轧过程的工艺参数优化提供了基础理论数据。     

60 kg/m钢轨万能轧制过程有限元模拟研究

以鞍钢大型厂60 kg/m钢轨轧制过程为研究对象,通过MSC.Marc软件,建立三维弹塑性热-机耦合有限元模型,模拟分析了万能轧机轧制生产过程中轧件的变形和受力情况。模拟结果与实际结果吻合较好,应用所建立的有限元模型对万能轧制机组轧制过程进行模拟,获得了轧制过程轧件变形、受力以及速度等参数的分布情况。     

有限元模拟在异型钢轧制中的应用及展望

针对异型钢的轧制特点,介绍了有限元模拟的应用,具体包括咬入阶段的模拟、孔型中金属变形及成型规律的研究、轧制过程稳定性及轧制力能参数的研究等,并通过实例进行说明。最后指出目前异型钢轧制过程模拟存在的不足,并对发展方向进行展望。     

Finite Element Analysis of Flange Spread Behavior in H‐beam Universal Rolling

Flange spread is one of the most important factors in the production of H‐beams with the universal rolling mill. Although some prediction models for flange spread have been proposed, the constants in the model equations should be determined for each product size, which requires much experimental work. In this research, finite element analysis was carried out in various rolling conditions and a technique for deciding the model constants by the analysis was investigated. First, rolling experiments using pure lead were carried out to confirm the correctness of the flange spread model. Finite element analyses were then executed for rolling conditions corresponding to the experiments. The flange spread in the numerical analyses showed very good agreement with the experimental results, confirming the accuracy of the numerical simulation. At the same time, the possibility of determining the model constants by numerical analysis was demonstrated. Other related properties of universal rolling were also investigated with the data from the finite element analysis. Changes in the web and flange thicknesses after exiting the roll gap were quantitatively simulated. The cross‐flow behavior between the web and flange was investigated, and the effect of rolling conditions on the cross‐flow ratio was obtained. This research demonstrates that finite element simulation is a powerful tool for investigating and modeling deformation in H‐beam universal rolling.     

H型钢轧制力的数值模拟分析

利用显式动力学有限元技术模拟了H型钢的热轧变形过程,给出了各变形参数对H型钢轧制力的影响规律,分析了这些主要影响规律的产生原因。研究结果表明：腰部绝对压下率、内宽、水平辊直径、温度以及腿宽等因素对水平辊的轧制力有比较明显的影响;腿部绝对压下率、腿宽、温度以及腿腰延伸比等因素对立辊的轧制力有比较明显的影响。     

H型钢热轧变形过程的计算机模拟

应用热力耦合有限元法,建立了Ｈ型钢万能热轧过程的数学模型,模拟了不同轧制参数下的热轧变形过程,结果表明,Ｈ型钢的腹板和翼缘在变形过程中有很强的相互牵制作用,交界处金属在不同时刻发生双向流动,增大翼缘压下率有助于翼缘宽展,并降低腹板出口后的纵向残余压应力。     

基于流函数的H型钢轧制力能参数模型

通过合理的假设对H型钢变形区进行分区.基于流函数方法确定了各个变形区的速度场,建立了H型钢万能轧制力学模型.在此基础上,使用Powell多参数优化算法优化变形区参数以使变形区的总功率达到最小并最终求得H型钢轧制力能参数.计算中采用高斯积分的方法,使得计算结果更加准确.计算结果表明,腹板和翼缘的延伸率相同时,本文模型计算结果与经过实验数据验证的有限元结果的误差不超过1.53%,当偏离标准工况较大时,通过适当修正,亦可保证本文方法的计算精度.在腿腰延伸比λ=1附近时,模型计算的轧制力与有限元结果变化趋势相同.在合理的力臂系数情况下,两者结果吻合较好.      

H型钢轧制中立辊锥角的影响研究

针对不同立辊锥角的H型钢万能轧制过程 ,采用三维弹塑性有限元法进行了模拟 ,分析了不同锥角情况下翼缘的变形特点和水平辊轧制力的变化。在H型钢三机架可逆连轧机组上进行了实验研究 ,从试件轧制前后的横断面网格上可以得到金属流动的详细信息。实验与计算结果吻合较好。     

H型钢万能轧制腹板厚度变化分析

借助有限元分析软件MSC．Superform对H型钢万能轧制过程进行了模拟，着重讨论了万能轧制过程中腹板的厚度变化。从模拟结果可以看出，当腹板的延伸系数大于翼缘的延伸系数时，轧件出变形区后，出现腹板反弹增厚现象，且随着翼缘和腹板体积比Vf/Vw的变大，腹板反弹增厚量变大。     

H型钢轧制腹板波浪的研究

 对H型钢轧制过程中腹板波浪的产生机理及形成条件进行了研究。利用解析的方法,给出了腹板产生屈曲的临界应力和应变。使用有限元软件MSC.Marc, 建立了H型钢轧制的弹塑性有限元模型,并成功地仿真出了腹板屈曲现象,给出了此过程中轧件的应力和变形规律。得到了出现腹板波浪时腹板和翼缘相对压下量的临界比值和半波长等特征值参数。     

小型H型钢粗轧过程数值模拟及翼缘宽展分析

运用有限元方法对4种规格小型H型钢的粗轧过程进行了三维热力耦合数值模拟,详细介绍了有限元模型和模拟参数设置。在数值模拟结果的基础上,分析了小型H型钢各道次稳定轧制阶段的孔型填充状况、有效塑性应变和翼缘宽展规律。根据推导的小型H型钢斜配孔型翼缘宽展公式计算了各道次翼缘高度解析结果,并将翼缘高度解析结果、数值模拟结果和实测结果进行了对比,规律性吻合较好。     

Research on Flange Spread of H-Beam on Universal Mill

Symbol List a(t)———Node acceleration vector ; B———Flange width, m; ttBL———Transition matrixfromlinear strainto displacement ; ttBNL———Transition matrix from nonlinear strain to dis-placement ; C———Damping matrix; Dh———Diameter of horizontal roll , m; Dijkl———Component of constitutive matrix; Dv———Diameter of vertical roll , m; te.ij———Strain rate tensor ; fi———Unit volume force ,(N·m-3) ; H———Inner width, m; K———Stiffness matrix; M———Mass matri…     

Finite Element Simulation of Hot Strip Continuous Rolling Process Coupling Microstructural Evolution

 Using the nonlinear rigid viscoplastic finite element method (FEM), a finite element simulation of the hot strip continuous rolling process was done, which completely integrates different phenomena such as the metallurgical behavior of the strip and the thermo mechanics in the strip based on the physical metallurgical microstructural evolution law. By combining with the process parameters of certain 2 050 mm hot strip rolling, an actual rolling process of low carbon steel SS400 was simulated using the FEM model. Based on the simulation results, the distributions of the strain field, the temperature field, and the microstructure were presented. Meanwhile, the simulated rolling force, temperature, and microstructure are in good agreement with the measured results.