六辊可逆冷轧板形分析模型研究

论文摘要

板形是板带产品的重要质量指标之一,而板形理论则是进行板形控制的理论基础,对板形理论的深入和细致的研究,将有助于更准确地预测、设定和控制板形,提高板形控制的质量和水平。本文在介绍板形基本概念的基础上,利用有载辊缝方程分析了目前常用的板形调节技术及其装置的优缺点;通过分析和研究轧辊弹性变形理论的计算方法(如简支梁法、合成梁法、弹性基础梁法、影响函数法等),利用材料力学和理论力学的相关理论知识,推导出了板凸度的理论计算模型,为了验证此模型的正确型,又完成了在大型非线性软件MSC. MENTAT/MARC中的板凸度接触有限元模型的计算分析与求解;通过分析和研究冷轧时板带残余应力的产生原因和过程,推导出求解板带残余应力的一般公式,并根据在推导过程中的假设,给出了此残余应力公式的适用范围与修正方法;在介绍冷轧板带弯曲的基本理论基础上,通过对比和分析板带失稳时临界载荷的常见求解方法(如微分平衡方程法、能量法和有限元法),得出使用屈曲有限元法求解临界载荷更精确有效的结论;使用屈曲有限元法求解了冷轧时板带发生中波和边波失稳时的临界载荷,找出了其变化规律,并对影响临界载荷的一些因数进行了研究;在介绍平直度的定义及表示方法的基础上,通过分析和研究板凸度和平直度的内在关系,推导出获得良好平直度的一些基本条件和求解翘曲度的理论模型,为了验证翘曲度理论模型的正确型,完成了使用非线性有限元的方法对板带的后屈曲变形过程的模拟和对板带失稳部分波高和波长的求解,而后又研究了轧制前后板带比例凸度的变化对翘曲度的影响。本文在国内外相关资料缺乏的条件下,以材料力学、理论力学、弹塑性力学和高等数学等理论为基础,结合大型的非线性有限元分析软件MSC.MENTAT/MARC和MATLAB数学工具,独立完成了板凸度、残余应力、临界载荷、平直度的理论分析和有限元分析,为板形分析研究提供了较为可行的方法,其成果具有一定的先进性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源、背景及意义
• 1.2 主要研究内容
• 1.3 解决的关键技术
• 2 冷轧板形及其控制调节技术
• 2.1 板形的概念
• 2.1.1 板形的定义
• 2.1.2 板形的分类
• 2.2 常见的板形缺陷及影响因素
• 2.2.1 常见的板形缺陷
• 2.2.2 板形的影响因素
• 2.3 常见板形调节技术及装置
• 2.3.1 常见板形调节技术
• 2.3.2 常见板形调节装置
• 2.4 本章小结
• 3 板凸度的计算分析
• 3.1 板凸度的定义
• 3.2 板凸度理论简介
• 3.3 板凸度的数学模型
• 3.3.1 本城模型
• 3.3.2 改进型本城模型
• 3.3.3 六辊冷轧出口板带板凸度的求解
• 3.4 基于接触有限元的板凸度求解
• 3.4.1 计算方法的选择
• 3.4.2 模型参数和边界条件的确定
• 3.4.3 计算结果与分析
• 3.5 本章小结
• 4 残余应力数学模型的建立
• 4.1 残余应力的产生及其原因
• 4.1.1 残余应力产生的原因
• 4.1.2 残余应力的分类
• 4.2 冷轧板带残余应力数学模型的建立
• 4.3 冷轧板带残余应力求解实例
• 4.4 实验测定残余应力的方法
• 4.5 本章小结
• 5 失稳临界载荷的有限元计算及影响因素分析
• 5.1 薄板的概念
• 5.2 薄板失稳临界载荷求解方法简介
• 5.3 冷轧矩形薄板失稳临界载荷的求解
• 5.3.1 计算方法的选择
• 5.3.2 模型参数和边界条件的确定
• 5.3.3 计算结果与分析
• 5.4 厚度和宽度对临界载荷的影响
• 5.5 本章小结
• 6 平直度的理论分析与研究
• 6.1 平直度的定义及表示方法
• 6.2 良好平直度的条件
• 6.3 翘曲度的理论模型
• 6.4 基于有限元法的翘曲度求解
• 6.4.1 计算方法的选择
• 6.4.2 模型参数和边界条件的确定
• 6.4.3 计算结果与分析
• 6.4.4 比例凸度的变化对翘曲度的影响
• 6.5 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间取得的科研成果目录