多道次立-平轧制热力耦合有限元分析

结合显式动力学有限元方法、几何模型更新方法、隐式静力有限元方法对立-平辊轧制过程三道次三维热、力场进行了分析。通过模拟计算的结果,分析了各道次轧件在轧制过程中的温度变化及其原因,并给出了轧件等效应变的分布、各方向应力场的分布。研究结果可以用来分析轧制过程中轧件缺陷变形行为,同时为研究多道次轧制过程和复杂断面轧件轧后冷却过程变形行为提供了新的方法。     

应用综合仿真模型构建H型钢轧制力公式

在多道次H型钢孔型轧制过程中,由于轧件变形情况非常复杂,采用现有理论方法不能准确计算轧制所需力能参数。但是制定合理的规程必须较准确地确定轧制力的大小。故此,本文通过编写PYTHON程序实现单元重构,通过编写VUMAT、USDFLD等用户子程序分析变形过程中微观组织的演变,从而在ABAQUS环境中构建了适合于对多道次型钢轧制过程的有限元综合仿真模型。利用该模型对Q235材料H型钢多道次粗轧过程进行了四因素三位级的虚拟正交实验,研究影响其轧制负荷的主要因素,建立了经验公式。     

板坯轧制H型钢粗轧异型坯过程的有限元模拟

利用有限元分析软件ANSYS-LSDYNA,对板坯切分法轧制H型钢异型坯进行了有限元模拟。详细介绍了轧制规程、模拟基本参数、有限元模型建立、网格划分。在模拟过程中应用质量放缩、沙漏控制技术,得到了各道次轧件变形结果及轧制力曲线。对轧件的变形和变形区应力、应变场进行深入分析,为轧制大规格H型钢的显式动力学有限元模拟提供了参考。     

钢轨轧制过程典型导卫系统的有限元模拟

利用有限元模拟方法,对钢轨轧制生产过程中典型导卫系统进行模拟研究,借助大型有限元模拟软件MSC.Marc,分别讨论了入口导板和出口卫板对轧制过程以及轧件变形过程的影响。模拟结果表明,入口导板对轧件顺利咬入孔型以及轧件在该道次的变形过程产生显著影响,出口卫板对轧制过程的顺利进行产生显著影响。通过对模拟结果的分析认为,有限元模拟方法有助于实际生产过程中导卫系统的设计与优化;有限元模拟技术的应用,可提高导卫系统的可靠性,并对轧制过程提供有效而便捷的途径。     

热轧带钢轧制全程三维热力耦合仿真分析

通过三维热力耦合弹塑性有限元方法,对1250mm×20mm热轧带钢整个轧制过程进行了仿真分析。介绍了轧制过程分段处理方法及边界条件的设置,获得了轧制全程的轧件温度场及变形结果。通过温降曲线 与现场的测试数据进行对比,仿真分析结果与现场实际情况基本吻合,能够为实践生产提供理论参考。     

轧制过程中H型钢轧制压力的变化情况分析

H型钢的轧制压力分布是研究人员非常关心的问题。本文采用显式动力学有限元分析的方法 ,模拟了不同变形参数条件下H型钢在万能轧机中的变形过程 ,得出了影响H型钢轧制压力变化趋势的主要因素 ,并对其产生原因进行了分析。计算结果显示 :轧件腿宽、温度、内宽和腿腰延伸比 ,对轧件腰部轧制压力的变化趋势有比较明显的影响。轧件的腿宽和初始厚度 ,对轧件腿部外侧轧制压力的变化趋势有较明显的影响     

大规格H型钢粗轧阶段轧制力模型研究

为了得到一个较为精确的轧制力,提取国内现有的900 mm×300 mm、700 mm×300 mm、500 mm×300 mm、600 mm×200 mm、500 mm×200 mm 5种大规H型钢生产线的轧制规程和孔型等参数,采用有限元分析软件Deform对二辊孔型轧制过程进行模拟,得到轧制力有限元仿真结果。再采用专用的电力测试仪器,测试该5种规格H型钢的实际轧制力。将仿真结果与实测数据进行对比,验证了模型的准确性。建立H型钢三维弹塑性热力耦合有限元模型,分析H型钢轧制稳定阶段的变形与应力分布情况,在艾克隆德法的基础上,使用平均压下量代替腹板压下量,对大规格H型钢二辊孔型轧制阶段的轧制力模型进行修正,并使用修正后的轧制力模型对几个典型道次的轧制力进行了计算,与修正前的模型对比,轧制力误差由40%减小至17%以内。     

高速线材减定径轧制变形特点与热模拟参数研究

为分析高速线材减定径轧制的变形特点,利用有限元模拟方法研究了四道次减定径轧制过程。轧制产品规格为φ12 mm的圆钢,孔型系统为椭圆-圆-椭圆-圆。研究表明,四道次减定径轧制轧件最大累积等效塑性应变达1.890,最大温升达76.7℃,轧件平均变形速度大于429.4 s-1。限于热模拟条件的限制,仅能对减定径轧制轧件的变形程度进行准确模拟。     

孔型对H型钢开坯轧制成形的影响及优化

采用弹塑性有限元方法,依托ABAQUS软件中显式计算的方法,对不同规格H型钢的往复开坯轧制进行仿真分析。应用ALE网格自适应技术解决了多道次的网格畸变问题。引入现场测试的温度数据作为模型的温度边界条件。通过对不同规格H型钢使用相同坯料的轧制过程进行模拟分析发现,孔型对开坯轧制最终成形有较大影响。分析结果表明,当采用展宽孔型轧制大规格型钢时,最终道次稳定段的轧件断面不能充满孔型,造成翼缘内侧缺肉现象;采用箱型孔预轧制小规格型钢时,这一现象则不是很明显。采用实测尺寸对H700×300规格H型钢的断面尺寸进行了对比验证。针对上述缺陷对H700×300规格的H型钢粗轧孔型进行优化,改善了翼缘缺肉现象。研究结果对于制定BD轧制规程具有指导意义。     

板带钢张力热连轧过程的数值模拟

在实际的板带轧制生产过程中,轧件内部的金属流动情况是很难通过实验的方法得到。本文利用ANSYS/LS-DYNA显式动力分析软件,在张力热连轧过程中,对轧件内部的金属流动影响进行了有限元模拟。对板带材轧制过程中节点的位移矢量和轧制力进行了分析,得出张力对轧件内部金属流动的影响规律,计算结果与现场数据基本吻合,为轧制工艺的制定提供参考。     

铝管连轧过程孔型参数优化及数值模拟

为了研究孔型参数对铝管连轧过程的影响,采用正交试验优化设计方法设计数值模拟方案,在Marc有限元平台上,研究轧辊孔型参数(侧壁角、侧壁半径比、过渡圆角半径、辊缝大小、轧辊和管坯之间的摩擦因数)分别对轧制力、轧制力距、外径椭圆度和壁厚不均的影响,并分析各参数的影响显著性顺序.结果表明:侧壁角是最重要的影响因素,管坯和轧辊间的摩擦因数对外径椭圆度和壁厚不均的影响居于次位,侧壁半径比对轧制力和壁厚不均的影响最小.根据影响规律获得最优孔型参数组合,并对5机架铝管连轧过程进行有限元模拟分析.     

AM50镁合金多道次热轧中动态再结晶过程的有限元模拟及实验研究

通过开发用于组织模拟的用户程序，采用有限元软件DEFORM-3D模拟AM50镁合金多道次热轧过程中的组织转变，并通过与实验结果的对比分析证明该用户程序模拟多道次轧制的可行性。结果表明：多道次热轧有助于镁板的晶粒细化及均匀再结晶组织的获得，精轧前的板坯温度对终轧后的晶粒尺寸影响很大，但对晶粒尺寸的分布情况影响不明显。开发的用户程序亦可应用于其他类型多道次热变形过程的模拟研究。     

高温合金GH4169多道次可逆热轧的有限元模拟

高温合金变形抗力大,在研究板形问题时必须要考虑轧辊的弹性变形。应用MSC,MARC软件,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法,建立了包括等效弹性轧辊在内的多道次可逆热轧过程的热力耦合有限元模拟模型。应用该模型实现了多道次轧制过程的连续模拟,而中间不需要进行人工干预。对高温合金GH4169的多道次热轧模拟结果表明,这种建模方法获得了较好的计算精度。     

FEM analysis for V–H rolling process by updating geometric method

Three passes of slab rolling during vertical–horizontal rolling process were simulated with explicit dynamic FEM by updating geometric method. Simulation model of the next pass was built when the rolling geometry model was updated after previous pass was finished, changing roll gap, material attribution and boundary conditions. The calculated results of the slab shape are in good agreement with the experimental ones. It is shown that the explicit dynamic FEM and updating geometric method can be used effectively to analyze the multi-passes of V–H rolling process.     

螺纹钢切分轧制有限元分析

用三维大变形热力耦合有限元法模拟了螺纹钢二切分轧件的变形情况 (K6～K3) ,分析了切分轧制轧件断面上存在的不均匀变形及其分布 ,同时分析了各道次的宽展 ,指出螺纹钢切分轧制宽展控制的重要性。调整来料的尺寸可在一定程度上控制K6、K5孔轧件的宽展 ,获得形状规整的弧边方轧件 ;K4、K3孔不易充满 ,其孔型的设计应有利于轧件的宽展。     

Microstructure and Mechanical Property of Hot-Rolled Mg-2Ag Alloy Prepared with Multi-pass Rolling

A conventional multi-pass rolling is designed to form different microstructures in a Mg-2Ag alloy. The relationship between microstructure and mechanical property is investigated. The result shows that twin-induced nucleation plays a prominent role for the dynamic recrystallization (DRX) behavior of the rolled Mg-2Ag alloys. The DRXed grains distributed around elongated grains have random orientations but gradually turn to the concentrated orientation with strong basal texture when the rolling pass increases. The yield strength and ultimate tensile strength of rolled Mg-2Ag alloy gradually increase with increasing rolling pass. The elongation of rolled sample is gradually improved when the rolling pass increases from one to three, while a significant drop of elongation shows in the four-pass rolling sample. The strong basal texture, refined grains, high-density dislocations, and Ag segregation along grain boundaries are suggested to play a prominent role for enhancing the strength of Mg-Ag alloys, while the low-density dislocations, homogeneously fine-grained microstructure, and weak texture are critical for improving the ductility.     

Improving single pass reduction during cold rolling by controlling initial texture of AZ31 magnesium alloy sheet

The AZ31 magnesium alloy sheets obtained by multi-pass hot rolling were applied to cold rolling and the maximum single pass cold rolling reduction prior to failure of AZ31 magnesium alloy was enhanced to 41%. Larger single pass rolling reduction led to weaker texture during the multi-pass hot rolling procedure. The sheet obtained showed weak basal texture, while the value was only 1/3–1/2 that of general as-rolled AZ31 Mg alloy sheets. It was beneficial for the enhancement of further cold rolling formability despite of the coarser grain size. The deformation mechanism for the formation of texture in AZ31 magnesium alloy sheet was also analyzed in detail.     

不锈钢/碳钢复合板带可逆冷轧过程有限元模拟

应用ANSYS有限元软件分析了热轧复合的不锈钢复合板在冷轧过程中的变形特性和界面上应力、应变分布，分析确定了界面结合强度，及成卷可逆带张力冷轧时的最大道次压下量；用3D-FEM模拟接触表面上的应力，计算出轧制力，并与试验值进行了对比，吻合较好。     

中厚板轧制过程的数值模拟

以L245级管线钢材料的热物性参数(密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数、热导率和比热)和热模拟压缩实验获得的高温变形时应力—应变曲线等试验数据为基础,在MSC.Marc软件中建立了该钢种材料数据库,并建立了中厚板多道次轧制过程的二维有限元模型。以铸坯厚度为220mm、成品厚度为25.4mm的热轧过程为例,通过对轧件与轧辊接触面间换热系数采用取不同常数值的方法,并依据其生产时所采集的各道次相关工艺参数,对该轧件全道次热轧过程进行了数值模拟,将各道次的轧制力计算值与实测值进行了分析比较,确定了轧件与轧辊间接触面换热系数的最佳值。利用本文模型对厚度为180mm的轧件单道次轧制过程进行了数值模拟,研究了不同变形工艺参数(轧制温度、道次压下率和轧制速度)对变形区等效应变和等效应力的影响。结果表明,在轧机设备能力及生产现场条件允许时,高温粗轧阶段纵轧道次可采用低速大压下率进行轧制成形,使变形较充分地向轧件芯部渗透,从而使钢板获得细小均匀的晶粒组织,有效改善钢板的强韧性能。