热镀锌部分消除热轧型钢残余应力有限元分析研究

论文摘要

热镀锌技术是防止钢材腐蚀的一种重要技术手段,钢结构构件经过热镀锌处理后,可以有效提高产品在大气环境中抗腐蚀与抗氧化的性能,增强结构的可靠性,延长产品使用寿命,减小构件重复生产所带来的能源消耗。这对提高产品社会经济效益、保护自然生态环境等各个方面都有着十分积极的作用。钢材的热镀锌处理由于其特殊的工艺要求,在完成镀锌的同时,或可以部分消除热轧型钢内部的残余应力从而提高构件的承载能力。为考察热镀锌对热轧型钢内部残余应力的作用,本文以Q235H型钢与Q420高强角钢为研究对象,考虑了材料性能在高温下的变化情况,利用ANSYS有限元软件对热轧型钢轧后空冷,热镀锌处理,镀后空冷三个阶段进行了数值模拟,计算得到了热轧型钢轧后空冷,热镀锌处理,镀后空冷三个阶段内,热轧型钢各个时刻,各个位置处的温度场与应力场。分析了热轧型钢内部残余应力形成的原因,对比了热镀锌前后型钢内部残余应力的变化情况,并利用两种不同的评价指标分析了热镀锌对热轧型钢内部残余应力的消除效果。数值分析结果表明:热镀锌作为一种常用的钢结构防腐技术由于它所具有的特殊工艺可以引起热轧型钢内部残余应力的重分布,进而部分地消除残余应力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和来源
• 1.2 国内外研究现状及水平
• 1.3 热轧型钢残余应力简介
• 1.3.1 热轧型钢残余应力的产生原因
• 1.3.2 热轧型钢残余应力的测定方法
• 1.3.3 消除热轧型钢残余应力的方法
• 1.4 热镀锌工艺简介
• 1.5 本文的研究内容和研究方法
• 2 热轧型钢残余应力有限元分析基础
• 2.1 传热学基本理论
• 2.1.1 传热的基本方式
• 2.1.2 传热学基本定律
• 2.2 热轧型钢内部温度场有限元计算基本理论
• 2.3 热轧型钢内部热应力有限元计算基本理论
• 3 热镀锌降低热轧H型钢残余应力数值模拟
• 3.1 ANSYS计算残余应力问题的基本过程
• 3.2 H型钢轧后冷却以及热镀锌全过程的温度场分析
• 3.2.1 前处理
• 3.2.2 求解
• 3.3 H型钢热镀锌前后温度场分析.
• 3.4 H型钢热镀锌前后热应力场分析.
• 3.4.1 H型钢轧后冷却残余应力分析
• 3.4.2 H型钢热镀锌前后残余应力对比分析
• 3.5 本章小结
• 4 热镀锌降低Q420 高强角钢残余应力数值模拟
• 4.1 Q420 高强角钢热镀锌前后温度场分析.
• 4.2 Q420 高强角钢轧后冷却残余应力分析.
• 4.3 Q420 高强角钢热镀锌前后残余应力分析
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录