2195铝合金不同速度热轧过程数值模拟及实验研究

采用数值模拟和热轧实验研究了轧制速度对2195铝合金热轧(相同轧制规程)过程的影响.结果表明：不同轧制速度板材厚度方向的组织均匀性不同，轧速1.2 m/s板材厚度方向的变形组织比0.3 m/s板材更均匀；数值模拟获得终轧板材厚度方向的等效应变分布也是轧速1.2 m/s板材更均匀，与板材组织特征对应.轧制速度对相同轧制规程终轧板材宽展有影响，1.2 m/s终轧板材比0.3 m/s终轧板材宽度更大，长度更短，数值模拟与实验结果相对应.数值模拟结果和热轧实验结果在轧制力、温度变化、板材最终形状、厚度方向变形均匀性方面有较好的一致性.     

Accu-Roll轧管机热轧奥氏体无缝钢管的数值模拟与工艺参数优化

根据钢管斜轧过程的变形特点,利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件对Accu-Roll轧管机热轧奥氏体无缝钢管的轧制过程进行有限元数值模拟.通过模拟仿真计算,分析无缝钢管截面的变形特点及轧制力和应力应变分布的变化规律,通过将模拟结果与实测数据进行比较,验证了模型的可靠性.模拟结果表明,在轧制过程中孔型形状不当易造成双鼓形,整个轧制过程中最大轧制应力为403.4 MPa,最大等效应力值为231.8 MPa.     

双金属板热轧复合模拟及最小相对压下量的确定

在对复合板轧制过程中的粘合特性进行分析的基础上，采用了合理的轧制和界面假设条件，应用Marc有限元软件建立了包括上辊、双层金属在内的三维模型，对不锈钢／碳钢复合板的热轧复合过程成功的进行模拟，获得了不同相对压下量条件下，轧制变形区内应力应变的分布、界面上应力分布以及接触表面上轧制力的三维分布。在此基础上分析得出了最重要的轧制工艺参数，即不锈钢／碳钢复合板热轧复合所需的最小相对压下量，这与在某钢厂所作的生产性试验是一致的。     

板带轧制过程考虑滑动与粘着摩擦的轧制力模型

将轧制变形区分为滑动摩擦区和粘着摩擦区,得到适用于带钢热轧过程的改进卡尔曼(KARMAN)微分方程,给出轧制力数值计算公式。结合变形区入口与出口的边界条件,采用龙格-库塔(Runge-Kutta)法交替求解前滑区与后滑区的单位压力分布,2个接触弧角相交处就是中性点,通过对单位压力与摩擦应力进行数值积分得到轧件的轧制力,再根据希齐柯克(Hitchcock)公式迭代计算多次得到最终轧制力。最后,分析新型轧制力模型应用于热连轧机组面临的问题,给出热轧过程摩擦因数对单位压力分布与轧制力的影响规律,并通过布伦特(Brent)方法实现对热轧过程摩擦因数的软测量,指出摩擦因数在1个轧制周期内的演变规律,为热连轧过程摩擦因素在线模型的建立与新型数值轧制力模型的在线应用提供参考。     

TC4钛合金板材热轧全流程温度场研究

为研究TC4钛合金板材热轧全流程中板坯温度变化规律,实现对钛板坯热轧过程中的温度控制,依据某厂TC4钛合金板一火次轧制工艺规程实测数据,利用MSC.Marc有限元软件建立TC4钛合金板热轧全流程有限元模型,研究板坯在整个轧制过程中的温度变化情况.结果表明,在进行TC4钛合金板带轧制时表面温降大,厚板时心部温升不断增加,...     

冷轧301L不锈钢板残余应力的数值模拟

冷轧301L不锈钢板中纵向残余应力的分布是影响板形质量的重要因素之一,而数值模拟是研究其分布特征的主要手段,文章以Lagrange弹塑性变形理论为基础,通过ABAQUS软件建立301L不锈钢板冷轧过程的有限元模型并赋于材料属性,根据实际轧制工艺参数定义接触、施加载荷与边界条件,在压下率为19%,前后张力分别为115、70 MPa,在不同的摩擦系数和冷轧速度下对钢板单道次轧制过程进行数值模拟.模拟结果表明:当速度一定,摩擦系数为0.08时,冷轧后301L不锈钢板沿板宽方向纵向残余应力分布均匀,板形及其表面质量优良;当摩擦系数一定,速度为1 m/s时,冷轧后301L不锈钢板沿板宽方向纵向残余应力分布均匀,板形及其表面质量优良.     

多道次中厚板热轧过程的综合数值解析法模拟

采用微分方程的解析解法和数值解法相结合的思路建立了中厚板热轧过程温度场、变形场和轧制力的综合求解模型.在该模型中,考虑到轧件厚度方向的温度梯度远大于沿宽度和长度方向的温度梯度,因而将热传导方程简化为一维微分方程,基于拉格朗日坐标建立了温度场的级数解法.针对中厚板轧制的速度场特点设定了速度场函数,基于欧拉坐标架建立了应变速率和应变的数值解法,从而解决了多道次轧制过程的温度场与变形场连续计算问题.利用该模型模拟了中厚板12道次热轧的成形过程,给出了轧件温度随时间的连续变化曲线以及各道次的轧制力、应变和应变速率的分布和大小.模拟结果与工业现场实测数据吻合较好.     

角钢成形过程三维有限元热力耦合模拟

应用MARC／autoforge商用有限元程序,采用大变形弹塑性有限元方法对角钢的轧制过程进行了三维有限元热力耦合模拟．对模拟过程中涉及到的变形、温度场和宽展等进行了分析和探讨,重点分析了角钢异形孔中轧件的变形和应力分布．数值模拟的结果和现场实际轧制的情况进行了对比,结果证明数值模拟结果与实际轧制情况相符合．     

锆板轧制模拟的显式动力与隐式静力有限元法比较

针对用作核燃料元件金属包壳的锆合金板建立三维有限元模型,分别运用显式动力与隐式静力有限元法实现了轧制加工的数值模拟.对两种模拟方法下轧制后工件的几何尺寸、接触面上的轧制压力分布等计算结果进行了分析与比较.研究结果表明:通过选取合理的质量放大因子,显式算法的计算效率远高于隐式算法;而隐式静力方法的计算结果比显式动力方法更加平滑;在轧板中部和远离接触表面处,两种方法所得轧制后工件的尺寸吻合得很好;并且两种方法所得稳定轧制阶段的工件表面接触压力分布总体上较为吻合.所做工作可为核燃料元件轧制数值模拟方法的合理选取提供参考.     

热轧板带钢的生产工艺

阐述了热轧带钢的生产、板带钢的高精度轧制的主要工序；分析了影响轧制过程的因素和板带钢轧制过程中的缺陷，提出了防止措施。     

铜/铝双金属复合管连轧变形过程数值模拟

本文以铜/铝双金属管的轧制复合为例,对双金属管的连轧变形过程进行数值模拟。铜铝双金属管中铜管为覆层,铝管为基层,轧制工艺采用冷轧复合工艺。轧机采用三辊Y型轧机,结合金属塑性变形理论、管棒材连轧技术、张力减径理论、固体传热模型、刚塑性有限元理论,利用大型非线性显式动力学有限元模拟软件ANSYS/LSDYNA对双金属管的轧制过程进行热力耦合数值模拟分析,对双金属管在轧制复合过程中的塑性变形过程、力学性能、尺寸精度和温度变化分布做了分析研究。     

高锰无磁钢异步热轧温度场有限元分析

为研究高锰无磁钢异步热轧过程中温度场的变化规律。文中采用有限元软件MSC.Marc,并基于刚塑性有限元法的仿真模型对高锰无磁钢的异步热轧过程进行数值模拟,分析了轧制过程中初始温度、压下量和异速比对轧件上、下表面和心部温度的影响。研究结果表明:在轧制过程中轧件存在明显的温度效应。在变形区域,各节点温度曲线增幅随着初始温度的上升而减小,温度效应呈逐渐减弱的趋势;随着压下量和异速比的增加,轧件上、下表面温度下降幅度逐渐减小,而心部温度上升幅度逐渐增大。     

CVC热轧带钢板形控制仿真及软件开发

通过对某厂CVC热轧带钢板形控制系统的分析和研究,开发了符合实际生产工艺要求的板形控制仿真软件,并对实际生产中某轧制规程板形控制过程进行离线模拟,板凸度仿真结果可控制在目标范围之内.采用此软件对热轧带钢板形控制进行仿真,其结果对生产实践具有一定的参考指导作用,且可节约大量人力物力.此外,该软件操作方便,界面友好,易于维护,具有广阔的应用前景.     

中厚板多道次热轧过程有限元连续模拟

基于有限元软件Marc,建立了中厚板多道次轧制过程的三维热力耦合弹塑性有限元模拟模型.以等效空心辊替代实心辊,既考虑了轧辊压扁及弯曲变形对其轧件变形的影响,又减少了单元数目并缩短了计算时间,构建了能够将多道次轧制过程连续模拟的有限元输入数据生成系统.通过其网格重划分模块和参数传递模块,使得前一道次的变形与温度的计算结果可用于后一道次模型的初始形状和初始参数,避免了网格畸变引起的计算困难,实现了多道次热轧过程的连续模拟.以某厂实际生产中的7道次连轧参数为例,进行了7道次热轧的连续模拟,所得各道次轧制力及温度结果与实测值吻合,轧辊压扁及轧件厚度分布符合实际规律.     

基于有限变形理论的齿轮楔横轧制坯热力耦合模拟

楔横轧齿轮轧制成形是一个全新的课题,在轧制过程中轧件的变形、温度场及力能参数都有待研究。将楔横轧技术与齿轮范成加工原理相结合,设计了楔横轧齿轮轧制的模具,给出了楔横轧齿轮轧制成形热力耦合本构模型,并在SuperForm平台对轧制成形过程进行了有限元模拟,获得了轧件在成形过程中的变形规律、温度场分布及力能参数变化等数据,详细分析了数值模拟结果,为进一步研究齿轮楔横轧制坯提供参考。     

三维曲面柔性轧制辊形计算方法

分析了利用曲面柔性轧制方法实现三维曲面件成形过程中板料厚度变化与轧制变形之间的关系,推导出当工作辊弯曲形状为圆弧时,凸曲面柔性轧制不均匀辊缝的辊缝分布以及工作辊排布函数公式.根据该公式对凸曲面柔性轧制进行数值模拟研究,并通过计算将离散辊全局压下量转化为局部压下分量,得到较好的模拟结果.研制了小型实验装置并进行成形实验,得到典型实验件.数值模拟与实验结果表明,曲面柔性轧制用于成形三维曲面零件具有可行性和实用性.     

对皮江法炼镁升温过程的数值模拟

采用函数解析法和数值法对皮江法炼镁还原阶段球团的升温过程进行数值模拟,通过对模拟结果比较分析,总结出数值法较适合对皮江法炼镁瞬态热分析的模拟,从模拟结果中进一步总结归纳皮江法炼镁存在的缺陷,为今后的镁产业研究指明方向。     

镁合金板带厚度对开轧温度场影响研究

利用镁板开轧前的边界条件及镁合金的热物理特性,采用有限元法建立开轧温度场的数学模型。在有限元分析软件DEFORM-3D中模拟不同厚度镁板的热辐射过程,利用热电偶采集在室温下热辐射时温度变化对模型进行实验验证。经分析表明:镁板热辐射散热存在一个节点温度,该节点温度随着厚度增加而升高;厚度对镁板的热辐射时温度变化和温度分布均匀性有着很大的影响,建立的温度场模型能够精确的预测温度分布。     

蛇形轧制对Al-Mg-Si合金板材剪切变形及织构影响的模拟

通过有限元模拟,探究蛇形轧制过程中异速比、错位量和压下量对AA6016铝合金板材曲率的影响,并比较对称轧制与蛇形轧制板材的厚向应变分布及轧制过程中的应变演变规律。研究结果表明:在一定异速比范围内(1.00~1.20),异速比越大,轧板越向慢辊弯曲;错位会引起轧板向上辊弯曲;压下量越大,轧板越弯向慢辊,但上述结论在有错位量、异速比小于1.05时并不成立。与对称轧制过程相比,蛇形轧制过程中板材接触剪切应力和应变呈对称分布,整个轧制过程表现出上表层正应变较大、下表层正应变较小,切应变整体向上平移;等效应变则变化不大。蛇形轧制在板材整个厚度方向引入了剪切应变,因此,能够获得均匀的近似111//ND剪切织构。     

非对称扰动下热轧铝带跑偏过程三维数值模拟

基于大型工程分析软件MSC.Marc,设计了模拟Fi机架轧制过程的三维有限元模型,结合实验研究得到的1235铝合金高温本构方程,模拟出非对称性扰动下,热轧铝合金板带跑偏状态;研究了板带在来料厚度分布横向非对称、辊缝形状横向非对称及来料不对中扰动下,轧制力、板带运动轨迹等轧制参数的横向非对称性;探讨了板带跑偏与轧制力、压...