中厚板辊式矫直机力能参数分析及板形动态仿真研究

论文摘要

近年来,随着用户对板材平直度和残余应力的要求越来越高,板材发展的重点也从追求产量转移到追求质量上来,采取有效的措施来改善板材的质量已经成为各大厂家急需解决的问题。辊式矫直机作为板材轧制生产线上不可或缺的重要辅助设备之一,是改善板材缺陷的重要手段,很大程度上决定着产、成品的质量水平。目前国内对于中厚板辊式矫直机的设计,主要还是采用类比设计的方法,对其技术的精髓尚缺乏研究。本课题以重庆大学与某单位签署的《中厚板热矫直机组关键技术研究》项目为依托,旨在对中厚板辊式矫直机的力能参数及板形动态仿真等方面进行深入分析,研究内容主要有:①利用材料力学、弹塑性力学等相关知识,针对板带材辊式矫直机,推导了矫直机的力能参数计算公式,分析超前接触角对矫直力的影响。②针对矫直机的工作特性,借助有限元软件MSC.Marc计算矫直力,探讨刚性矫直辊与柔性矫直辊、压下量、塑性百分比、原始曲率比对矫直力的影响规律;根据Python语言和MSC.Marc良好的交互性以及矫直建模过程和加载过程的相似性,编制了板带材矫直过程的有限元参数化仿真软件。③采用有限元方法对带有弯辊梁式弯辊装置的矫直机进行分析,得到其辊形曲线,研究板宽、矫直力、弯辊力对辊形曲线的影响规律,最后针对具体机型编制了辊形曲线的仿真程序。综上所述,本文所用到的研究方法具有一定的先进性和实用性,其研究成果具有一定的理论指导意义和实际应用价值,对于设计辊式矫直机能起到很好的指导作用。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 矫直机概述
• 1.1.1 矫直机作用
• 1.1.2 矫直机分类
• 1.1.3 辊式矫直机介绍
• 1.2 矫直机国内外研究概况
• 1.2.1 矫直机国外研究概况
• 1.2.2 矫直机国内研究概况
• 1.3 本课题研究意义及主要研究内容
• 2 矫直基本理论
• 2.1 弹塑性弯曲基本理论
• 2.1.1 弹塑性弯曲的变形过程
• 2.1.2 弹塑性弯曲过程中的曲率
• 2.2 矫直方案介绍及矫直工艺特点
• 2.2.1 矫直方案介绍
• 2.2.2 矫直机的矫直工艺特点
• 2.3 钢板的缺陷及消除方法
• 3 矫直机力能参数计算
• 3.1 矫直弯矩计算
• 3.2 矫直力计算
• 3.3 矫直扭矩计算
• 3.3.1 摩擦扭矩计算
• 3.3.2 塑性变形扭矩计算
• 3.4 矫直功率计算
• 3.5 超前接触对矫直力的影响
• 3.6 力能参数计算流程
• 3.7 本章小结
• 4 矫直力的有限元法研究
• 4.1 有限元分析原理及MSC.Marc 介绍
• 4.2 矫直力的有限元仿真过程
• 4.2.1 模型建立与网格划分
• 4.2.2 接触及边界条件的施加
• 4.2.3 材料模型
• 4.2.4 矫直力的有限元分析求解
• 4.3 矫直力的影响因素分析
• 4.3.1 刚性矫直辊与柔性矫直辊仿真结果比较
• 4.3.2 压下量对矫直力的影响
• 4.3.3 塑性百分比对矫直力的影响
• 4.3.4 原始曲率比对矫直力的影响
• 4.4 矫直机有限元参数化仿真程序设计
• 4.4.1 Python 语言介绍
• 4.4.2 有限元参数化仿真程序设计
• 4.4.3 矫直力有限元参数化仿真结果
• 4.5 本章小结
• 5 矫直机辊形曲线的有限元法研究
• 5.1 辊形曲线的有限元仿真过程
• 5.1.1 计算辊形曲线的矫直机模型分析
• 5.1.2 辊形曲线的有限元仿真过程
• 5.2 辊形曲线的影响因素分析
• 5.2.1 板宽对辊形曲线的影响
• 5.2.2 矫直力对辊形曲线的影响
• 5.2.3 弯辊力对辊形曲线的影响
• 5.3 辊形曲线的仿真程序设计
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的项目