三维弹塑性接触问题的边界元法及其在板带轧制过程分析中的应用

介绍了考虑摩擦三维弹塑性接触问题的边界元法和具体的求解步骤,并将其应用于板带轧制过程的模拟。对板带轧制过程中轧辊与轧件的接触变形进行了分析,得到了轧辊弹性压扁、轧件边部减薄以及轧件弹复的分布规律。     

用显式动力学有限元法分析板带轧制压力分布

介绍了显式动力学有限元法的特点，阐述了其基本原理。采用商用显式动力学有限元软件Ansys/LS—DYNA模拟了三维弹塑性板带轧制过程，所计算的变形区轧制压力分布较好地符合了相关实验结果。     

大型工业轧机的三维板带轧制解析

针对传统理论的不足，并考虑到板带的横向流动，建立了板带轧制的三维解析模型，数值解析给出了单位轧制压力，出口断面形状，边部减薄及宽展等计算结果，且不同轧制条件下的计算实例与实际相吻合，表明所开发的三维程序适用于单机架或连轧机组等不同型式的宽、窄带钢轧制解析。     

油膜轴承的油膜厚度计算及其对板带材轧制精度的影响

分析油膜轴承最小间隙即油膜厚度的计算方法,并联系板带材轧制控制数学模型,给出油膜厚度变化对板带轧制厚度变化的影响规律,并将其应用于实验室四辊轧机控制系统中.     

弹塑性静,动力学的边界区域单元法

本文从推广的Betti功互换定理出发,对弹塑性静动力学和力学的问题建立起一种新的边界积分求解格式——边界区域单元法。这种方法可以方便地把求解弹性塑静、动力学等问题编成统一的电算程序。它与边界单元法比较,对动力问题,不必进行拉氏或富氏数值交换;对弹塑性问题,可避免在增量段中进行迭代计算。     

异径轧制对AZ31镁合金薄带微观组织的影响

考虑到轧制镁合金薄带板形的控制精度要求,采用小辊径同径轧制和异径轧制工艺分别制备了0.5,1.0 mm的AZ31镁合金薄带,研究不同工艺过程中板材内部晶粒微观组织的变化规律以及同径轧制与异径轧制在轧制过程中的对称性问题.结果表明:0.5 mm异径轧制和同径轧制板带的晶粒尺寸分别为8.8和10.1μm,1.0 mm的分别为13.6和16.7μm.0.5 mm的异径轧制与同径轧制的单元等效塑性应变最大值分别为0.42和0.29,1.0 mm的分别为0.75和0.66,与实验结果相符.0.5 mm同径轧制的特征节点在板带上中下部的等效米塞斯应力和剪切应力分布对称,异径轧制的分布非对称.0.5 mm板带经过250,300,350℃退火1 h后,异径轧制的晶粒长大较缓慢,同径轧制的晶粒长大较快.350℃下,异径轧制的晶粒尺寸为9.8μm,同径轧制的为24.9μm.     

三维弹塑性摩擦接触多极边界元法

三维弹塑性摩擦接触问题是多重非线性问题，对接触区表面和塑变区的离散，须划分大量单元进行大规模运算才能获得接触位移、面力及应力场的准确信息。传统边界元法由于离散自由度所需内存大，CPU计算时间冗长，完整解题运算规模受到限制。本文在三维弹性多极留数边界元法的基础上，开发研制三维弹性数学规划型摩擦接触多极边界元法及源程序，建立三维弹塑性摩擦接触多极边界元法并研制其源程序，更新了课题组开发的原传统的三维弹塑性摩擦接触边界元法。数值试验表明，本法使计算机内存量减少近百倍，从而使细划分单元的大规模运算成为可能，并提高了计算精度。     

轧机辊系弹性变形的有限元计算

建立了分析轧机辊系弹性变形的有限元方程和边界条件，在计算模型中首次考虑了辊间非线性接触摩擦，分析了在接触非线性条件下辊间载荷分布和辊缝形状的变化规律，考题计算与实验结果吻合，这为板带轧机设计、轧制工艺优化、板形控制等提供了一个高精度的分析方法。     

弹塑性问题的边界单元法的实施与研究

本文提出了基于广义变分原理推导边界积分方程的方法.推导了轴对称弹塑性问题的降维公式,从而简化了原问题的计算.应用初应力法和子增量过程,我们编制了二维弹塑性问题(包括平面问题和轴对称问题)的边界单元法程序,计算了一些例题.通过分析、讨论和计算,最后得出了一些结论.     

1.5维刚塑性有限元快速求解板带轧制过程

为提高有限元计算效率,实现其在线应用,从减少未知数和自由度个数出发,推导了1.5维有限元的形函数、B矩阵和Hessian矩阵,建立了板带轧制过程1.5维刚塑性有限元快速求解模型,并利用FORTRAN语言开发求解程序RF-1.5D.针对某钢厂典型精轧过程,对轧制力、计算迭代次数和计算时间进行了求解分析.结果显示:轧制力计算值与实测值吻合良好,计算误差小于10%,计算精度令人满意;1.5维有限元求解单道次轧制过程迭代步数少于35次,计算时间少于100 ms,相比2维单元,每迭代步耗费的计算时间明显减少,提高了计算效率.可见,1.5维有限元的计算精度和计算时间满足在线应用的初步要求.     

1450热连轧机精轧机组工作辊磨损的计算模型

随着板带轧制技术的发展 ,板形控制技术也不断完善 ,但作为其中一个重要组成部分的轧辊磨损预报模型 ,目前尚无精确的理论模型以资利用。本文从摩擦学原理出发 ,建立了工作辊磨损分布的理论计算模型 ,计算结果与实测数值吻合较好。建立在此基础上的磨损预报模型为板形控制模型提供了可靠的依据。     

应变空间弹塑性迭代计算的加速收敛法

本文导出了在应变空间表述的弹塑性本构方程,提出和推导了增量迭代计算中能加速收敛的中点刚度计算公式,给出了有限元和边界元的计算结果。     

材料非线性有限条法在平面壳条弹塑性分析中的应用

文章突破传统的梁理论法,应用材料非线性有限条法对平面壳条的弹塑性问题进行分析.从非线性问题的牛顿-拉斐逊迭代解法和虚功原理入手,通过引入有限条,分析平面壳条的弹塑性问题,先推导出构件的切向刚度模量和切向弹塑性模量,进而得到构件的荷载-位移关系方程,并编制程序,最后举例比较这两种方法,验证材料非线性有限条法的可行性和精确性.     

板带轧制过程中的边界元法分析

轧制过程中,变形区的边界条件很复杂,难以用解析方法准确分析求解,本文尝试用有摩擦弹塑性接触问题边界元法模拟轧制过程,在分析过程中视轧辊为弹性体,轧件为弹性塑性材料在接触边界上考虑了滑动和粘着两种摩擦状态。本文用较少的假设,更准确地模拟了轧制过程,为轧制分析提供了一个有效而精确的方法。     

热轧16MnR中板再结晶规律

借助于理论与实验模型,通过计算机模拟研究了16MnR中板控轧过程中,金属内部因奥氏体再结晶导致的组织结构的变化,并根据实测结果对静态再结晶模型进行了修正。所得结果与实测符合得较好,作为将理论与实验的研究结果应用于现场的初步尝试,为在生产实际中控制与预报中板的组织与性能提供了理论基础,并为再结晶软化不充分时的力能计算提供了修正的依据。     

不同基础上板结构老顶的断裂摸式及其对采面来压的影响

本文以现场观测及岩样试验为基础，将长壁工作面老顶视为弹性薄板，将支撑老顶的直接顶与煤层（基础）分别视为弹性，弹塑性，粘弹性及粘塑性基础，亦即，将老顶及其基础（直接顶与煤层）分别视为四种统一的空间结构模型，并通过薄板弯曲边界元法分别与弹性，弹塑性，粘弹性及粘塑性边界元法耦合，对上述空间结构进行求解，得出了如下结论：１、在通常的长里工作面条件（ｂ／ａ＞１）下，除了断裂位置及来压显现不同外，在弹性，弹塑性，粘弹性及粘塑性基础上的老顶矩形板的初次断裂模式均为横Ｘ型，周期断裂模式均为横半Ｘ型，亦即，不论基础类型如何，老顶的初次断裂模式均为横Ｘ型，周期断裂模式均为横半Ｘ型。２、当板式老顶断裂后，其断口参差不齐，且基本垂直于老顶悬板的主张应力迹线。在老顶运动与转过程中，各断裂岩板之间仍处于联锁咬合状态，由于咬合面上强大的剪切力的作用，在咬合面附近形成了类似于刚——塑性的准塑性区。因此，我们认为，板式老顶断裂后，形成了咬合板结构。当ｂ／ａ＞１时，初次断裂的老顶将形成三咬板或正三咬板结构，这一结构的失稳便引起工作面初次来压，周期断裂的老顶亦将形成三咬板或料三咬板结构，这一结构的失稳便引起采面周期来压。３、随着基础（直接顶与煤     

弹塑性边界元中强奇异积分的一种新的计算方法

采用边界元法分析弹塑性问题时,需要解决塑性域剖分单元上的强奇异积分汁算问题。本文以二维问题为例,建议一种任意等参体单元上强奇异积分的新的计算方法。其主要原理是引入一种恒等分解,使含强奇异部分的积分与坐标变换无关。利用基本解性质,该积分的奇异性可以消除并可降阶,本文的方法是半解析的,计算精度高。方法的基本思想普遍适用于任意二维和三维等参体单元。     

板坯在立轧、平轧道次中的变形研究

作者以纯铅模拟轧制试验为基础,分析了板坯在立轧、平轧时的变形情况,建立了板坯在立轧、平轧时试样宽展的新模型。试验表明,该模型精度较高,可为热轧窄带钢实施计算机宽度的设定及宽度的自动控制提供技术依据。     

弹塑性边界元有限元耦合法

本文建立了一种完全以注移表示的弹塑性边界元法公式,该公式容易与有限元法公式进行耦合使用,并在此基础上建立了一种新的弹塑性边界元与有限元耦合的计算方法。     

横向不均匀润滑轧制理论

针对轧辊轴向不均匀磨损及由此带来的板形控制问题,建立了三维弹塑性动态辊系模型,分析了辊件间接触状态及其与轧辊轴向磨损分布间的关系,并由此提出了横向不均匀润滑轧制理论.仿真结果表明,通过改变辊件间横向摩擦因数分布,在保证带钢质量的前提下,实现了辊件间接触压力及摩擦力分布的均匀化,从理论上验证了横向不均匀润滑在改善辊件间接触状态方面起到的积极作用.最后,对横向不均匀润滑轧制理论的可行性进行了分析.