辊式矫直机上辊压下规程的仿真分析

采用有限元方法对七辊板带矫直机在各种不同压下规程下的矫直过程进行仿真,以期寻得一种使矫直后钢板形状好且残余应力小的压下规程.结果表明,钢板经矫直后其边部残余应力较大,对某组压下规程而言,仅改变其中某一个上辊的压下量,其长度方向上的纵向残余应力变化趋势基本上不变.该方法对研究矫直机各辊组合压下调整也有一定的参考价值.     

多辊矫直过程中H型钢断面的应力演变规律

采用某厂九辊悬臂式变辊距矫直机的工艺参数,建立了H型钢矫直过程的三维动态有限元仿真模型.分析了矫直过程中型钢横截面上的应力分布变化规律,指出其演变特征类似于应力波从翼缘外侧向内侧、翼缘两端向腹板中部的传播过程.仿真结果表明,腹板连接R角以及腹板和矫直辊圆角接触的部位在多辊矫直的后期处于高应力状态,矫后存在明显的应力残余;纵向正应力水平决定矫直效应,而沿纵向的剪切应力会影响H型钢横截面上等效应力的分布.     

利用塑性5ε_t与中性层偏移的二辊矫直辊型设计方法

为了提高棒材二辊矫直机的矫直精度,依据棒材矫直工艺特点和矫直辊磨损区域分析,提出了"凹三凸二"的矫直辊组合形式及辊型设计方法。在辊型设计过程中,根据棒材矫直的实际变形规律,提出了塑性5εt矫直应力应变拟合原则,更加准确地描述了棒材矫直变形的应力应变关系;结合微元法对矫直棒材内部金属的受力状态及中性层偏移进行分析,推导出了含有硬化系数与中性层偏移的新弯矩比公式。在此基础上,通过对矫直力与辊面磨损关系以及残余应力和弹性芯对隐患挠度影响的综合分析,精确给出了矫直不同规格棒材时辊腰段的反弯曲率比范围,从而能最大限度地降低辊面磨损,克服因残余应力回复而导致矫直质量不稳定的缺陷。基于上述理论和方法,给出了具体设计实例,并对矫直过程进行了数值模拟分析,给出了矫直过程中影响棒材矫后精度的各参量状态。结果表明:设计辊型的残余直线度为0.64mm/m,隐患挠度为0.202 4mm/m,预测弹复后直线度小于0.85mm/m,从而显著提高了棒材的矫后精度及其稳定性,同时也验证了该设计理论与方法的正确性及有效性。     

冷矫直机矫直工艺参数数值模拟与试验

以11辊矫直机为研究对象,研究其理论设计方法。针对矫直机设计过程中难以预估矫直性能的问题,在设计阶段,引入弹塑性有限元法,建立11辊冷矫直机辊子三维有限元模型,对矫直机矫直过程进行数值仿真,获得了矫直过程中矫直力、应力、应变、弹塑比及各辊的压下量和矫直后板材每米不平度的关系,并进行样机压下量和每米不平度的现场测量。通过对比,有限元分析与试验结果一致性良好,验证了分析计算的准确性,为矫直机优化设计提供必要的参考依据。     

基于ANSYS/LS-DYNA的二辊矫直过程数值模拟

应用非线性有限元分析技术,利用ANSYS/LS-DYNA动态模拟二辊矫直机矫直过程,得到了二辊矫直机矫直过程的应变场、应力场等参数的变化特点;分析了不同倾斜角度对矫直质量和矫直精度的影响,可指导现场工程人员迅速调整好矫直辊斜角;给出了矫直过程的矫直力和导板力,为新设备的开发提供理论依据。     

板材辊式矫直机辊数研究

本文根据弹塑性弯曲理论，应用迭代法计算了板材一次弯曲矫直时的弯曲力矩和相应的反弯曲率，计算给定方案下形成的残余曲率，给出了压下量与反弯曲率的数学表达式．对于一定的矫直精度要求，提出了上排工作辊集体倾斜调整的辊式矫直机辊数的计算方法．     

二辊矫直机矫直精度及实验研究

在充分考虑二辊矫直机生产工艺特点的基础上,从矫直基本原理入手,根据弹塑性弯曲理论,应用迭代法计算了轧件一次弯曲矫直时的弯曲力矩和相应的反弯曲率,计算给定方案下形成的残余曲率,给出了矫直精度的数学模型.对于一定的矫直方案,提出了矫直精度计算方法.提出了二辊矫直机调角方法,并对二辊矫直机角度参数进行了相应的模拟与计算,理论与实验比较一致,具有进一步的应用推广价值.     

考虑包辛格效应的辊式矫直截面反弯特性

基于弹塑性弯曲基本原理,以板材进入矫直机后经历的第2次弯曲为例,建立考虑包辛格效应影响程度(KBa)的辊式矫直复杂弯曲力学模型。采用该模型计算KBa对第2次弯曲时M-C关系和ξ-C关系及残余应力的影响,证明辊式矫直过程中经历多次弹塑性弯曲的截面反弯特性受材料包辛格效应的影响,而且随着材料强化系数的增大,截面弯曲特性所受影响越显著。最后计算相同矫直工况下,KBa不同的材料的残余曲率,得到材料KBa对于残余曲率的影响。研究结果表明:强化系数较大(η0.01)的材料进行矫直仿真时应考虑包辛格效应,在实际生产中确定工艺参数时需要首先确定材料的KBa。     

预应力矫直机机架的有限元模拟和实测研究

用有限元模拟和实测研究的方法,分别对矫直机预应力机架在预紧和矫直两种工作状态下进行承载能力的研究,探讨预应力机架的应力应变分布变化规律,并发现在矫直咬钢和抛钢时产生的冲击应力将是使设备损坏和失效最主要的原因,对矫直机机架的设计和矫直规程的制定具有指导意义。     

H型钢矫直过程残余应力演变机制研究

为在矫直过程中对H型钢的残余应力实施有效地主动控制,对H型钢矫直过程中残余应力演变过程的力学机制进行研究。首先运用弹塑性基本理论对具有初始残余应力的H型钢截面弹塑性反弯过程进行解析分析,论证初始残余应力对截面弹塑性反弯过程的影响方式,证明初始残余应力导致截面弯曲中性轴位移的非对称弯曲状态。在此基础上,利用差分方法建立H型钢矫直过程多次连续弹塑性反弯的数值解法,进而详细研究H型钢矫直过程中残余应力的演变机制。结果表明:截面翼缘与腹板整体拉压应力水平的消减主要依赖矫直前期的非对称弹塑性弯曲过程,而矫直后期的对称弯曲过程则进一步改善H型钢翼缘的残余应力状态;矫直过程前期与后期不同的弹塑性弯曲性质造成了其在矫直过程中对于残余应力演变的不同影响作用。     

基于H型钢残余应力主动控制的矫直工艺设计

针对H型钢辊式矫直过程残余应力的主动控制,基于工程弹塑性理论建立一种矫直过程应力演变的分析模型;采用离散解析实现对模型的快速数值求解;继而基于该分析模型建立一套能够实现残余应力主动控制的工艺参数主动设计方法;运用该方法对典型规格H型钢矫直工艺参数进行工艺设计.建立的分析模型运算结果与有限元结果吻合且计算成本得到有效控制,模型能够实现有限时间内整个矫直工艺参数域内残余应力演变结果的分析;工艺设计方法能够得到一定目标参数和约束条件下的残余应力主动控制工艺参数.     

高强度中厚板辊式矫直策略分析

以开发厚规格、高强度品种钢过程中频繁出现的矫不平现象为背景,采用弹塑性差分的曲率积分方法,研究了高强度钢板矫直过程中塑性变形率、残余曲率和矫直力的变化规律,分析得出额定矫直力和塑性变形率是制约高强度钢板矫平的主要因素.针对矫直能力小的矫直机提出采用增加矫直道次、改变矫直辊距以及静压矫直三种方法来解决高强度钢板矫不平问题的矫直策略.现场实践证明静压矫直方法能够矫直传统矫直不能矫的高强度板材.     

钢管压扁矫正过程的计算机模拟

套管生产中，矫直工序决定了套管的形状精度和残余应力，对套管抗挤强度有很大影响．应用有限元分析软件Marc，建立了斜辊钢管矫直机的压扁矫正模型，并对矫直过程进行深入分析．基于试验测量的应力一塑性应变数据，推导了σ-εp关系式，编写了子程序以描述钢管材料的塑性变形特性．对不同压扁量进行数值模拟，比较了现有的压扁量计算理论．建立了钢管压扁矫正的三维模型，计算得到了与二维模型近似的结果．     

复合重轨矫直机的矫直力计算

钢轨在冷却过程中产生弯曲,为保证钢轨平直度,必须对其进行矫直,因为平直度是钢轨在实际使用中保证安全的重要指标之一.矫直机矫直力的大小,决定了矫直机的设备矫直能力,是矫直机的重要力能参数.本文对辊式钢轨矫直机的矫直力进行计算并与实际数据比较,达到比较满意结果.     

轨梁辊矫过程矫直力波形分析与工程算法

针对辊式矫直机常规理论计算方法的缺陷及矫直力实测中难于直接测量辊系中所有辊子矫直力的困难，通过对国内首台巨型1 300矫直机矫直力的工程测试和上排辊矫直力的波形分析，按压力阶梯（矫直力分量）剖析了矫直力和矫直过程，揭示了超静定矫直力系的建立过程和各辊矫直力之间的力学关系，拟定了矫直力系和矫直力分量的分割单元测量原理和总体便捷的工程测试方法，给出了以矫直力矩和压力阶梯表示的矫直力通式及其工程算法，并提供了计算工-56及轨-50矫直力的诺模图。这种确定矫直力的原理和方法，可供各种重型辊式矫直机工程应用。     

非等辊距平行压下矫直的计算机优化与仿真

提出了非等辊距矫直的概念，并应用新的矫直理论对九辊矫直机非等辊距矫直方案进行优化，通过计算机仿真来分析几种辊距排列方案的优劣及其特点。     

平行交错布置型钢辊式矫直机结构参数研究

研究了平行交错布置型钢辊式矫直机结构参数。由于型钢的品种多，规格范围大，一台矫直机需要对多个品种的型钢进行矫直。型钢矫直机通常采用悬臂式，更换辊套的方式对各种型钢进行矫直。所以确定型钢矫直机的结构参数非常重要，结构参数直接决定了矫直机的结构形式、几何尺寸以及矫直能力。但是由于型钢品种多，计算量大，不利于得到准确辊距辊径参数。本文提出用不同的型钢品种确定其结构参数，并与实践数据进行比较，得到很好的吻合，具有一定的实际意义。     

塑性变形率对辊式矫直板材的影响

为了深入研究辊式矫直过程的变形特点,采用弹塑性差分的曲率积分方法,模拟研究塑性变形率对矫直效果的影响.提出塑性变形率的离散计算方法,针对单值初始曲率条件下不同的压下制度组合,计算得到塑性变形率与残余曲率以及平均残余应力之间的关系.从理论上证明塑性变形率不能作为判定矫直效果的单一标准,由于在线确定初始曲率十分困难,因此应该使得塑性变形率达到较大值(80%左右),另外给出单值初始曲率条件下最优化的矫直条件.     

重轨冷却—复合矫直过程的几何模型和应力状态导入*

热预弯冷却和复合矫直是百米重轨生产过程中最后两道连续变形的工艺环节,最终决定成品重轨的平直度、残余应力和断面尺寸。重轨复合矫直工艺随预弯冷却状态的变化而变化。为了深化对重轨生产过程中平直度、残余应力和断面尺寸的研究,在进行重轨复合矫直研究时,应将重轨预弯冷却后的模型(包括重轨冷却后的残余应力)作为矫直模型。采用隐显转换方法,将重轨冷却ANSYS隐式热分析求解的结果(重轨终冷时刻的几何模型和应力状态)完整地导入到重轨复合矫直ANSYS/LS-DYNA显式动力分析中,解决了复杂模型在多物理场连续求解中的耦合和分析模块的衔接问题,对工程中类似问题的求解具有广泛的借鉴意义。     

型钢九辊矫直力能参数与压弯挠度关系解析

H型钢辊式矫直机在辊压腹板时使翼缘产生塑性变形以达到矫直目的.为了避免矫直过程中出现矫直缺陷,通过建立适当的矫直力学模型,求出了H型钢九辊矫直的压弯挠度与弯矩、矫直力的解析关系,确定了生产中调节矫直辊压弯挠度来保证各辊处的弯矩、矫直力等力能参数的范围.