辊式矫直机有限元仿真及1辊对板材矫直质量影响研究

论文摘要

近年来，随着工件加工自动化程度的提高，客户对板材平直度精度要求越来越高。辊式矫直机是保证板材平直度、降低板材残余应力的重要设备。本文以武钢热轧总厂二分厂精整横切线的十一辊矫直机为研究对象，对该矫直机的设备结构作了简要介绍，阐述了辊式矫直机的矫直原理。以弹塑性弯曲变形理论为基础，通过引用一些假设条件，并将板带的零弯矩点看作虚拟支点，将板材简化为简支梁，从而建立起更加准确合理的板材矫直模型，推导出矫直机各辊压下量与反弯曲率的关系，并根据该辊式矫直机的调整特点，确定各辊压下量以及各辊处板材的各种相对曲率。根据该矫直机的结构工艺参数，利用显式动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立了矫直机有限元模型，对板材的矫直过程进行动态有限元仿真，分析板材矫后残余应力及平直度的情况。运用曲线拟合的基本思想，分析1#辊压上量的改变对2#辊处相对反弯曲率产生的影响，得出1#辊压上量的改变使得1#辊与2#辊间零弯矩点的位置发生了变化，使2#辊处产生最大相对反弯曲率。运用建立的有限元模型，分析比较不同的1#辊压上量所对应的板材矫后残余应力和平直度，发现在设定好上排辊的压下规程后，适量地改变1#辊压上量可以提高板材整体质量，为实际生产提供了理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 课题来源和研究目的
• 1.3 国内外辊式矫直理论的研究现状
• 1.3.1 解析法
• 1.3.2 有限元法
• 1.4 本课题的研究内容
• 第2章 辊式矫直结构及矫直原理
• 2.1 辊式矫直机的结构
• 2.2 辊式矫直原理概述
• 2.3 板材的矫直方案
• 2.3.1 弹塑性弯曲中的应力应变关系
• 2.3.2 板材的弯曲变形和曲率
• 2.3.3 矫直机矫直工艺模型
• 2.3.4 压下量与反弯曲率的关系
• 2.4 入、出口矫直机工作辊压下量的确定
• 2.4.1 矫直辊压下量与挠度之间的关系
• 2.4.2 矫直辊压下量的确定
• 2.5 小结
• 第3章 辊式矫直过程的有限元仿真
• 3.1 有限元分析前处理
• 3.1.1 定义单元类型
• 3.1.2 定义材料属性
• 3.1.3 矫直机几何模型
• 3.1.4 网格划分
• 3.1.5 定义接触，创建 PART
• 3.2 加载和求解
• 3.3 后处理
• 3.3.1 矫后残余应力分析
• 3.3.2 矫直力分析
• 3.3.3 平直度分析
• 3.4 小结
• 第4章 1#辊压上量对板材矫直质量的影响
• 4.1 曲线拟合的分析方法
• 4.1.1 曲线拟合的基本思想和方法
• 4.1.2 利用曲线拟合方法求解各种曲率比
• 4.1.3 1#辊压上量对 2#辊反弯曲率产生的影响
• 4.1.4 实例分析
• 4.2 有限元仿真分析
• 4.2.1 矫后残余应力分析
• 4.2.2 矫后平直度分析
• 4.3 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要