宽厚板轧制过程辊系变形的研究

论文摘要

随着国民经济的高速发展,每个工业发达国家都寻求建设宽厚板轧机,以满足国民经济发展的需要。因此,在分析宽厚板轧制的基础上,建立一套针对宽厚板轧制的实用有限元轧制模型具有重要意义。同时研究宽厚板轧制辊系变形也有重要的理论和实际应用价值。本文根据4100 mm宽厚板轧机所给定的参数,建立宽厚板轧制热力耦合模型、工作辊窜辊轧制模型、辊型曲线优化模型等模型。应用Marc有限元软件,对宽厚板轧制过程进行数值模拟。分析平辊情况下不同轧制条件对接触应力、辊缝形状、轧辊辊系弯曲变形以及轧制力的影响规律;分析工作辊窜辊、弯辊力以及轧辊有凸度时对辊缝形状的影响规律;并对辊型曲线进行优化对比分析。按照4300 mm宽厚板轧机所给定实际数据验证4100 mm宽厚板轧机有限元模型的正确性。该项研究工作对宽厚板轧制过程有限元模型的建立以及实际生产中的工艺优化具有重要的指导意义。本文利用MATLAB语言编制程序,对宽厚板轧制工作辊热行为进行研究,解决轧辊热凸度问题,得出不同板宽情况下的工作辊表面热变形量分布曲线。通过建立不同轧制条件下的宽厚板轧制有限元模型,可以看出建模过程是相同的。因此,以Visual Basic 6.0为平台对有限元软件Marc进行二次开发,实现了快速建模和仿真模拟的功能,并对模拟结果进行计算分析,同时验证仿真系统的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 宽厚板轧机的概述
• 1.2 我国热轧带钢生产发展趋势
• 1.3 宽厚板轧制的国内外研究现状
• 1.4 弹塑性有限元法与刚塑性有限元法
• 1.4.1 弹塑性有限元法
• 1.4.2 刚塑性有限元法
• 1.5 辊系弹性变形的简介与研究史
• 1.6 选题意义及主要研究内容
• 1.6.1 选题意义
• 1.6.2 主要研究内容
• 第2章 非线性有限元基本理论及 Marc 简介
• 2.1 有限单元法的基本思想与基本步骤
• 2.2 有限变形几何非线性的应力应变描述
• 2.3 边界非线性
• 2.3.1 接触问题的描述方法
• 2.3.2 摩擦的模拟
• 2.4 非线性方程组的解法
• 2.4.1 直接迭代法
• 2.4.2 Newton-Raphson 法
• 2.4.3 修正的Newton-Raphson 法
• 2.4.4 拟Newton-Raphson 法
• 2.4.5 增量法
• 2.5 Marc 软件简介
• 2.6 本章小结
• 第3章 宽厚板轧制有限元模型的研究
• 3.1 宽厚板轧制有限元模型的建立及模拟计算结果分析
• 3.1.1 有限元模型的建立
• 3.1.2 有限元模型的模拟结果分析
• 3.1.3 在不同情况下的轧制力
• 3.2 工作辊横移量对辊缝曲线的影响
• 3.2.1 工作辊窜辊模型的建立
• 3.2.2 工作辊窜辊模型的模拟结果分析
• 3.3 弯辊力作用对辊缝曲线的影响
• 3.3.1 轧制模型中弯辊力对辊缝曲线的影响
• 3.3.2 工作辊横移量与弯辊力共同作用对辊缝曲线的影响
• 3.4 轧辊有凸度时的模拟结果分析
• 3.4.1 工作辊为平辊，支承辊有凸度
• 3.4.2 工作辊有凸度，支承辊为平辊
• 3.4.3 工作辊、支承辊均有凸度
• 3.5 宽厚板轧制过程辊型曲线的优选
• 3.5.1 辊型曲线优化有限元模型的建立及其模拟结果分析
• 3.5.2 全模型的建立及其模拟结果分析
• 3.6 有限元模型验证
• 3.6.1 模型参数
• 3.6.2 模型的建立与模拟结果分析
• 3.7 本章小结
• 第4章 热轧工作辊热变形及可视化仿真
• 4.1 热轧工作辊的热凸度及热交换
• 4.2 差分方法求解温度场问题
• 4.3 MATLAB 语言编制仿真软件
• 4.3.1 MATLAB 软件简介
• 4.3.2 软件用户界面与仿真软件计算结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 宽厚板轧制集成仿真系统
• 5.1 宽厚板轧制仿真系统简介
• 5.2 Visual Basic 简介
• 5.3 进入界面和参数设定界面
• 5.4 仿真系统的结果验证
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介