PSW轧机轧辊建模及参数化设计软件的开发与应用

本文建立了轧辊和轧件的几何关系以及轧辊建模和定位模型。开发了PSW轧机建模软件，实现了轧辊的参数化建模和定位。软件输出的模型不但可以应用于轧辊设计，还成功地应用于三辊行星轧制过程有限元模拟。模拟结果说明三辊行星轧制过程中管坯变形是应变累积的过程，对工艺设计具有很好的指导作用。     

基于无网格——有限元耦合方法的快速超薄铸轧辊变形计算

铸轧辊与板坯之间的接触行为是一个涉及几何非线性、材料非线性以及边界条件非线性等三重非线性的复杂过程,由于板坯变形剧烈,若应用有限元模拟,使得有限元网格发生畸变。针对计算快速超薄铸轧辊变形的关键问题———铸轧辊与板坯之间的接触行为,为克服有限元对板坯进行网格划分和重划的不便,用无网格———有限元耦合方法建立其计算模型,并应用此模型得到轧制力和快速超薄铸轧辊变形曲线,计算所得结果与现场测试数据吻合较好,也为铸轧辊设计、制造、板形控制等提供了可靠依据。     

无缝钢管张力减径有限元模拟的摩擦模型及其应用

采用在轧辊和钢管之间附加一层动态接触摩擦单元的方法,建立了钢管张力减径过程有限元模拟的摩擦模型.通过判断摩擦单元与轧辊的接触或脱离情况(不必确定摩擦力的大小和方向),利用其剪切变形来模拟轧辊与钢管接触表面的摩擦作用,实现了钢管产品张力减径过程的快速准确预报.     

热轧卷轧辊轮廓变化的研究

分析了热轧卷钢板轧制时,影响轧辊轮廓变化的诸多因素,建立了轮廓变化量的数学模型。利用有限元分析软件MSC.MARC,对轧制过程因素变化进行分析。由于模拟得到的有限元分析结果是不连续值,因此使用了BP神经网络模型,预测不同轧制条件下轧辊热变形状态。研究了按照生产量、工作辊磨损量预测轧辊形态变化的方法。     

极薄带轧制变形区轧辊压扁试验与有限元模拟

 极薄带在轧制及平整过程中,工作辊的弹性压扁对轧制压力的分布有很大影响,传统的轧制力模型已经不再适用。为了在极薄带板形板厚控制过程中得到准确的轧制力,Fleck提出了新的轧辊压扁模型。针对Fleck模型进行试验研究,同时进行有限元模拟分析。试验过程中使用合金工具钢轧辊,轧制不同厚度的轧件,通过显微镜测量变形区各部位的厚度,得到变形区轧辊的近似轮廓形状。试验与有限元模拟结果表明,随着轧件厚度的减小,变形区出现了明显的中性区,但是很难出现Fleck模型中提到的弹性卸载区,因此计算极薄带轧制力时可以忽略中性区内的弹性卸载区以简化轧制力模型。     

薄带钢轧制过程模拟

建立了带钢轧制过程有限元模型,考虑轧辊弹性变形以及材料加工硬化、应变速率对带钢变形抗力的影响,模拟更加符合实际工况。计算结果表明,薄带轧制区轮廓存在扁平的中性区,轧制压力会显著增大。传统圆弧轧辊理论不再适用于薄带轧制计算。对模型二次开发,编制自动建模程序及界面,方便离线工程应用。     

对弹性轧辊作用下的稳态轧制过程的分析

本文提出了在弹性轧辊作用下处理轧件塑性变形过程的模拟方法。在考虑轧辊弹性变形与轧件塑性变形相互影响的前提下,通过轧辊与轧件的接触面结点建立力平衡关系以实现两者的耦合。用刚塑性有限元与边界元的结合,提高了计算效率。耦合分析所得单位压力峰值、前滑等比刚体轧辊的要低。计算的轧制压力与实测值较吻合。     

铸轧辊热辊型的研究

建立了双辊薄带铸轧过程中的铸轧辊传热及热变形三维有限元模型.通过动态模拟计算,得到了铸轧辊在稳定工作条件下的铸轧辊辊套的热辊型分布,发现铸轧辊在转动过程中,辊套内、外表面径向热变形分布呈近似椭圆形,即在一个转动周期中,有两个热变形峰值,而且铸轧辊中间对称部位的径向热变形椭圆长轴与边部径向热变形椭圆长轴不在同一个方向上.     

基于不同热力条件下轧辊的变形分析

应用Ansys有限元软件,从传热学和力学角度对万能轧机轧辊的温度场和应力场进行热力耦合场分析,得到了稳定状态下轧辊温度场和应力场的分布规律,并研究了不同温度和轧制力情况下轧辊的变形情况。结果表明,轧辊温度场和应力场呈周期性变化,而且轧辊的变形情况与温度场和应力场分布成正相关关系,模拟数据与现场测得数据误差小于5%,证明模型是可靠的。     

刚粘塑性有限元——边界元耦合方法在模拟板材热（连）轧过程中的应用

介绍了一种用计算机模拟板材热（连）轧过程的新方法。该方法是用刚粘塑性有限元法分析轧件的塑性变形，用边界元法分析轧辊的弹性变形，考虑到轧件塑性变形与轧辊弹性变形之间的相互影响，通过在轧件与轧辊接触面上建立力的平衡方程来实现耦合，从而更精确地模拟出板材热（连）轧的轧制过程。     

液压胀形轧辊油槽深度的确定

对液压胀形轧辊（即国外的ＶＣ轧辊）辊套热装后的弹性变形进行了有限元分析，给出了确定油槽最小深度的计算公式。本文的有限元计算结果与实验结果吻合，某些结论可为液压胀形轧辊的结构设计提供理论依据。     

普通中厚板轧制过程的有限元模拟

采用有限元模拟计算软件ANSYS/LS-DYNA,对中厚板轧制过程进行了模拟研究,分析了轧辊直径、展宽比、延伸率等变形参数对轧后钢板平面形状的影响,得出了变形参数对钢板平面形状的影响规律。由模拟计算结果知:轧后钢板头部始终为凸形,而边部形状则随变形参数不同而变化,钢板边部由凹形向凸形变化的临界展宽比,将随轧辊直径的增大而增大。可以此计算结果为基础,研究立辊轧边及MAS轧制过程的变形特点,以改善轧后钢板平面形状。     

PC轧机轧制过程前后滑区的研究

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对PC轧机轧制变形区内轧件速度进行模拟。利用此模型,分析在不同轧制工况下各种影响因素对变形区内轧件轧制速度的影响,进而通过分析轧件与轧辊的速度差,得到前后滑区长度的变化情况,为研究轧制过程中的打滑现象提供重要的依据。     

热带钢轧机轧辊热变形的快速有限元模型

分析了解析法与简化方法的缺点,采用有限元法建立轧辊热变形计算模型.针对轧制过程中轧辊热变形计算数据特点,将计算任务分为负责静态数据准备的预计算和负责动态数据准备与热变形求解的更新计算,换辊时进行预计算,计算任意时刻的热变形时只需进行更新计算,计算量远小于标准有限元程序.根据特殊处理的计算流程,编写了基于轴对称有限元法的轧辊热变形程序,其计算结果与ANSYS结果一致,精度均高于简化方法约30%.自编轧辊热膨胀有限元程序计算精度高,耗时少,满足在线热膨胀预报要求.      

钨铜粉末轧制的有限元模拟研究

选用Drucker-Prager/Cap模型来描述钨铜粉末的轧制变形行为,建立钨铜粉末轧制有限元模拟模型。利用Abaqus有限元分析软件研究钨铜粉末轧制成形过程中轧辊辊缝、轧制速度和轧制温度等工艺参数对板材相对密度的影响,并将模拟结果与粉末轧制实验结果进行对比。结果表明:钨铜合金粉末轧制过程中,轧辊辊缝越大,轧制所得板材的相对密度越小,密度分布越均匀;轧制速度越快,板材的相对密度越小,边缘低密度区域越小,密度分布越均匀;轧制温度越高,板材的相对密度越大,粉末流动性越好。将模拟结果和实验结果对比,两者基本一致,最大误差为4.1%,表明有限元模型的可靠性。     

异型钛材轧制中的有限元模拟

利用有限元模拟软件DEFORM-3D对异型钛材的多道次轧制成形过程进行数值模拟,研究了坯料形状、孔型侧斜度以及轧辊间距对TA2纯钛异型材轧制过程及成品的影响。结果表明,圆形坯料有利于保证轧制过程中的稳定性,较大的侧斜度有利于提高变形的均匀性,而增大轧辊间距会导致轧件宽展相应减小。总之,借助计算机模拟异型钛材的轧制生产过程,可以优化坯料形状、完善孔型设计、制定轧制工艺,特别是在异型钛材新产品开发中,对于缩减产品研发时间,降低生产成本,提高轧制效率具有重要意义。     

板带热轧变形过程中的非均匀应变问题分析

 采用有限元分析软件ANSYS/LS DYNA模拟板带轧制过程,分析了轧辊直径、轧件温度、轧件入口厚度和接触摩擦对变形区等效塑性应变的影响。结果表明：轧辊直径、轧件入口厚度和接触摩擦显著影响应变分布的不均匀性,应变的不均匀会导致再结晶晶粒的不均匀分布,而轧件温度对应变分布的影响规律不十分明显。该研究结果将为组织性能预报提供基础数据。     

热轧三机架连轧轧板过程的二维有限元模拟

应用MARC／AutoForge有限元软件，对轧件在三机架连轧变形过程进行热力耦合模拟。研究了模拟过程中的轧件温度场的分布及变化规律以及轧制力能参数在轧制过程中的变化。分析计算说明，采用有限元模拟的方法可以较好地反映金属的实际变形情况。     

方进椭型钢轧制变形过程三维有限元模拟

应用MARC／autoforge商用有限元软件，对方轧件在椭圆孔型中的轧制变形过程进行热力耦舍模拟。研究了模拟过程中的轧件温度场的分布及变化规律以及轧制能力参数在轧制过程中的变化。分析计算说明，采用有限元模拟的方法可以较好地反映金属的实际变形情况。     

基于ANSYS的镁合金铸轧辊冷却研究

利用ANSYS有限元软件,对铸轧辊建立二维模型来模拟铸轧辊在镁合金铸轧过程中的温度场分布.通过分析不同冷却水温度及冷却水速下铸轧辊温度场的分布情况,得出在镁合金铸轧过程中,提高冷却水速可以降低铸轧辊的温度场,但随着冷却水速的提高,这种能力逐渐减弱;而冷却水温度对铸轧辊温度场影响不大.