穿孔机预应力机架有限元分析

论文摘要

穿孔机是轧制钢管的重要设备,而机架又是穿孔机的核心组成部分。随着社会对轧制产品数量需求和对产品质量要求的提高,对穿孔机机架的承载能力和可靠性要求也越来越高。由于穿孔现场工作条件的限制,对穿孔机机架系统组成部件危险部位的应力测试无法进行,为了掌握穿孔机机架在工作载荷作用下应力水平和变形情况,就必须通过有限元分析法来实现。本文以宝钢无缝钢管公司SMS MEER设计的穿孔机机架系统为研究对象,利用接触分析和节点耦合技术将机架系统组成部件联接起来,进行了整体有限元分析。针对该穿孔机机架为预应力机架,有限元分析采用分步载荷的方法,把预紧力做为第一步载荷,工作载荷做为第二步载荷,分步计算,直观地得到了机架在各步载荷作用下的变形及应力分布情况。根据机架各部位的变形,算出了机架的刚度,并确定了轧辊箱与机架之间的装配间隙最小值。在整体分析的基础上,利用子模型技术,对应力集中部位建立子模型进行有限元分析;对机架压下螺母孔的过渡圆弧面,通过改进其结构有效地改善了该处的应力集中;并根据机架压下螺母孔的变形,确定了压下螺母与机架压下螺母孔之间的装配间隙最小值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 概论
• 1.1 穿孔机研究现状
• 1.1.1 穿孔机发展现状
• 1.1.2 穿孔机机架有限元研究现状
• 1.2 有限单元法
• 1.2.1 有限单元法基本理论、研究现状及发展趋势
• 1.2.2 子模型技术
• 1.3 课题的来源及研究内容
• 1.3.1 课题的来源
• 1.3.2 研究内容
• 第2章 穿孔机机架载荷计算
• 2.1 轧件的送进速度
• 2.2 螺距
• 2.3 接触面宽度的确定
• 2.4 顶头轴向力
• 2.5 斜轧受力分析计算
• 第3章 穿孔机机架整体有限元分析
• 3.1 穿孔机机架整体有限元模型的构造
• 3.1.1 物理模型的构造
• 3.1.2 网格划分
• 3.2 模型加载与边界条件
• 3.2.1 接触算法
• 3.2.2 施加载荷和边界条件
• 3.2.3 预紧力作用下计算结果
• 3.2.4 工作载荷作用下计算结果分析
• 3.3 节点耦合算法
• 3.3.1 施加载荷
• 3.3.2 计算结果
• 3.4 小结
• 第4章 子模型及改进方案
• 4.1 预紧装置子模型
• 4.1.1 子模型的构造
• 4.1.2 施加载荷及边界条件
• 4.1.3 计算结果
• 4.1.4 验证切割边界
• 4.2 顶盖入口侧压下螺母孔附近子模型构造
• 4.2.1 物理模型的构造
• 4.2.2 施加载荷及边界条件
• 4.2.3 验证切割边界
• 4.3 改进措施
• 4.4 结论
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢