全异步轧制的应力状态及轧制力

本文分析了全异步轧制时变形区的应力状态。其应力状态是,在用全异步带张的拉直法冷轧薄带材时为轧制压力p、拉应力σ_x以及由于异步值而产生的切应力τ。此切应力不仅有清除同步轧制时“摩擦峰”的作用,而且还对轧件的塑性变形起切变作用。故其塑性方程式为:(σ_x p)~2 4τ~2=4K~2。据此,我们推导出了全异步轧制时的轧制力公式,并用此公式计算的轧制力值同全异步轧制的实验数据进行了比较。     

恒延伸轧制变形区出口处剪应力的探讨

根据Mises屈服条件,基于球应力分量对塑性变形无作用的前提,本文导出了恒延伸轧制变形区出口处剪应力τ的计算公式,并找出了恒延伸轧制变形区出口处τ沿轧件厚度方向上的分布规律。     

辊型对半固态变形影响的三维有限元分析

采用多孔材料的几何模型，利用MARC有限元软件对弹簧钢60Si2Mn半固态轧制过程进行了三维有限元模拟，分析了在平辊和孔型轧制条件下的应力、应变场。在孔型中轧制，轧件变形区横截面上应力、应变场分布均匀。模拟结果与实验结果相吻合，说明半固态材料适合在孔型中轧制。     

基于条元法的异步轧制金属三维塑性变形分析

采用条元法分析了异步轧制条件下金属在变形区内的变形情况,建立了适用于异步轧制的轧制压力公式及中性点坐标公式,并在计算摩擦力时考虑了粘着区的存在。通过仿真分析,得到了异步轧制条件下变形区内摩擦力的分布规律及应力、应变的分布规律,最后分析了不同速比对等效应力的影响以及不同入口厚度对轧制压力的影响。     

楔横轧等内径空心轴的热力耦合数值模拟

应用三维刚塑性有限元DEFORM-3D软件对等内径空心轴类零件的楔横轧成形进行了热力耦合数值模拟,分析了轧制过程中轧件内部的应力、应变场及温度场分布规律,揭示了轧件变形过程中横截面椭圆化和轧件外表面轴肩部分产生隆起以及内表面在靠近台阶处产生凹陷的原因,阐述了轧件在轧制过程中温度的变化及变化的原因.模拟结果表明,用楔横轧工艺轧制等内径空心轴是完全可行的.     

变厚度轧制轧件水平速度变化规律

为了揭示变厚度轧制过程轧件水平速度与轧辊垂直移动速度之间的关系,从分析变厚度轧制微元体变形入手,利用体积不变条件,建立了变厚度轧制变形区轧件水平速度关系微分方程(VGR-V方程).在给定的边界条件下对VGR-V方程进行了求解,得到了计算变形区轧件水平速度的表达式,同时验证了变厚度轧制同一时刻变形区轧件各断面秒流量不相等.给出了变厚度轧制过程的轧件水平速度分布的典型算例,从中可见各工艺参数对轧件水平速度的影响规律.该研究结果为变厚度轧制变形参数和力能参数求解提供了基础.     

异步冷轧轧制压力的近似解

本文运用平面应变剪切压缩模型导出了异步冷轧轧制力的近似上界解和全面考虑轧辊与轧件弹性变形的计算机辅助下界解,阐明了异步轧制降低冷轧压力的机理并给出了可供工程分析、计算之用的理论公式。本解的分析表明,异步冷轧的降力作用随两工作辊的差速比 i,摩擦系数μ及辊径与轧件厚度之比 R/h_0 值的增加而愈趋显著。比较理论计算结果与作者的实验数据,证明二者符合情况良好。本文还藉助计算机对“搓轧”区内的单位压力分布特征进行了分析,讨论了前人理论中的问题,并证明了本文所用下界解压力模型的正确性。     

AZ31镁合金热轧开坯变形行为的有限元模拟

采用二维弹塑性大变形热力耦合有限元法(FEM),对半连续铸造AZ31镁合金热轧开坯过程第一道次进行模拟,分析变形区内轧件的应力场、应变场的分布及整个热轧过程中的温度场的变化规律.实验结果表明:在轧件变形区内,等效应力沿轧制方向逐渐增大,在中性面附近达到最大值54.1 MPa,随后又逐渐减小;靠近轧件表层σ_x为压应力,靠近心部为拉应力,在变形区σ_y主要为压应力,由表面到中心σ_y逐渐减小;等效应变沿轧制方向逐渐增大,在轧件出口处达到最大值0.253;在整个轧制过程中,轧件内部节点的温度变化缓慢,而表面节点的温度变化剧烈,轧制完成后,表面温度从500℃降低到467℃,中部温度从500℃升高到503.1℃,心部温度从500℃升高到502.2℃.     

冷连轧第5机架轧制力模型

在冷连轧轧制过程中,综合考虑轧件、轧辊的弹性变形和轧件的塑性变形,将轧件的受力变形区分为:入口弹性变形区、塑性变形区和出口弹性变形区·采用数值积分法,迭代计算入口弹性变形区和塑性变形区的轧制力,用出口区单位压力分布曲线围成的面积和轧件宽度的乘积近似计算出口弹性变形区的轧制力,两者求和即得到第5机架轧制力计算模型·用现场记录的不同钢种和规格的多组数据进行仿真计算,结果表明,该模型满足冷连轧生产轧制力预计算所需的精度要求·     

棒材切分轧制过程中三维弹塑性有限元模拟

采用三维弹塑性有限元法对棒钢三线切分轧制过程的金属变形区进行了模拟。通过建立数学模型和计算，对切分轧件的变形特征、应力与应变进行了分析，提出了预切孔金属流动变形的稳定性问题。如果预切孔内轧件的变形过大，切分楔附近的金属网格发生了很大的扭曲畸变，造成变形不均匀和金属的流动不稳定。根据模拟分析的结果，设计了直径为Φ12mm带肋钢筋的三线切分孔型系统，轧制生产实验结果表明：采用优化的新切分孔型系统进行生产，提高了轧机的生产率，改善了产品质量。     

楔横轧一次楔大断面收缩率成形机理

为研究大断面收缩率轴类件楔横轧成形问题,做了楔横轧一次楔成形极限实验.发现楔横轧一次楔轴向拉断成形极限可以远大于通常公认的75%界限,实验中成功轧制出断面收缩率为97.7%的超大断面收缩率轧件.推导了轧件轧制接触区轴向合力公式,利用有限元数值模拟方法分析了杆部对称截面轴向应力,揭示出楔横轧一次楔大断面收缩率可以成形的原因,即在适当条件下轧件变形接触区轴向受力接近于平衡,轧件杆部所受轴向拉应力较小所致.     

CSP连轧过程变形的有限元分析

借助Marc商用软件,采用弹塑性大变形热力耦合有限元法,对薄板坯CSP连轧过程的变形过程进行模拟,分析了轧制过程中各道次轧件等效应力、等效应变、等效应变速率和轧制力的变化．结果表明：在轧制变形区内,等效应变沿轧制方向逐渐增大,在轧件出口处达到最大值;而在轧件入口表面附近等效应力和等效应变速率最大;在轧制稳定阶段．轧制力在微小范围内波动;轧制力模拟值与实测值基本一致．分析结果可以为工业生产提供参考．     

楔横轧展宽段的变形特征与应力应变分析

用ANSYSL/S-DYNA3D软件对楔横轧成形过程进行非线性有限元模拟,得到了轧件展宽段的变形特征及截面上应力应变分布规律.基于上述特征和规律,分析了轧件轴肩部分隆起及端头凹心产生的原因,为深入研究楔横轧的成形机理提供了依据.     

轧制过程的显式动力学有限元模拟

分析了显式动力学弹塑性有限元方法的计算过程,并用其对平板轧制问题进行了模拟计算·模拟时轧辊采用刚性材料模型,轧件采用双线性强化材料模型,轧件具有一定的初始速度并向辊缝运动,咬入后靠摩擦完成轧制过程·通过模拟计算,得出咬入、稳定轧制和抛钢阶段整个轧制过程的应力应变场·将板宽对称中心线轧制压力分布的计算结果与实验值进行对比,表明计算结果准确·另外通过对计算结果进行分析还可以得出,在稳定轧制阶段存在弹性预变形区、塑性变形区和弹性恢复区;轧制压力沿接触面的分布在入口和出口的变化梯度较大,中间区域的变化梯度较小·     

带钢热连轧非对称因素对板形的影响

为研究某2250 mm热连轧生产中非对称因素对轧件非对称板形(如楔形和单边浪)的影响,利用基于影响函数法的辊系变形模型、张应力模型和简化的轧制压力横向分布模型相结合的方法,建立了集轧机和轧件为一体的非对称板形计算模型。研究结果表明：来料楔形对轧件楔形的影响明显超过其对轧件平坦度的影响;上游机架和下游机架刚度非对称分别主要影响轧件楔形和平坦度;40益以内的轧件温度不对称分布对轧件平坦度影响较小,对出口楔形的影响可以忽略;轧件跑偏对楔形和平坦度均有显著影响。根据板形良好条件确定了各非对称参数的允许范围。     

双极坐标模型在非对称轧制中的应用

本文通过双极坐标模型的建立和计算机数值计算,找到了一个解析非对称轧制问题的较为合适的模型和方法,该模型可以进行对非对称轧制的变形及速度场、变形区形状、变形后材料的弯曲,以及一些非对称因子的影响的模拟计算。     

Zr_（55）Al_（10）Cu_（30）Ni_5块体非晶合金轧制塑性变形三维有限元分析

利用ANSYS/LS-DYNA显式动力学分析有限元法对Zr55Al10Cu30Ni5块体非晶合金的室温轧制塑性变形过程进行模拟计算,分析了非晶合金变形区域内的最大剪切应力分布与压下率的关系。计算得出了稳定轧制阶段不同压下率下非晶合金的应力和应变分布。计算结果表明,轧制变形区的最大剪切应力随压下率的增大而增大,并且在最大剪切应力超过屈服应力的局部区域非晶合金发生了非均匀塑性变形。模拟分析的结果与实验研究结果相符合,从而为进一步研究室温轧制变形诱导非晶合金微观结构变化提供理论依据。     

平辊薄件轧制的刚塑性有限元计算

本文用钢塑性有限元方法,对平辊同步和异步薄件轧制进行了计算,求出力能参数、速度场和应力应变场,并对二者加以比较。之后,又对异步轧制的特征进行了分析。     

用云纹法研究压剪变形

异步轧制是一种新的生产工艺,其近期研究工作的特点之一是,采用压剪变形实验装置进行研究(主要研究力学方面)。从突出主要影响因素、简化研究问题角度考虑,这是必要而有意义的。然而,试件在简化模型中之变形有何特点,简化模型对研究异步轧制有何意义,探讨很少。 本文采用密栅云纹法及样条函数数值磨光法处理实验数据,对压剪状态下试件的变形进行分析。实验在自制模拟导步轧制的压剪变形装置上进行。结果表明,分析压剪状态下的试样变形,对揭示异步轧制本质、合理选择塑性加工方式,在理论上和实际上均具有重要意义。