基于弹塑性理论的拉弯矫直过程仿真及工艺参数优化研究

论文摘要

随着航天、国防、家用电器、制罐等工业的迅速发展,尤其是我国轿车工业的突飞猛进,对冷轧薄板板形质量的要求越来越高,平直度作为评价金属带材板形质量的重要指标,其控制和改善尤为重要。连续拉伸弯曲矫直工艺可有效改善、消除带材中存在的各种板形缺陷,提高带材质量,达到平直度的要求。尽管拉伸弯曲矫直机的应用已很广泛,但在使用过程中,如何使其工艺参数适应来料状态的波动而做出适当的调控,则尚无严谨、系统的理论基础和精确可靠的数学模型。因此,对拉伸弯曲矫直过程及拉弯矫直机工艺参数的研究就成为迫切需求。首先,本文以金属弹塑性理论为基础,分析了拉伸弯曲矫直过程的弹塑性有限元理论。其次,基于弹塑性理论,在考虑材料非线性,几何非线性,边界条件非线性,Bauschinger效应,计算时间和仿真精度影响的基础上,采用了线性减缩积分单元,并利用ABAQUS软件建立了拉伸弯曲矫直过程的二维有限元分析模型。最后,在建立的模型基础上,通过结果分析得出了拉弯矫直过程的应力、应变云图,拉弯矫直后带材缺陷处改善情况,对比分析了两弯一矫与两弯两矫方式,为实际生产中工艺参数的制定和优化提供了科学根据。本文的研究成果已在某钢铁设计院的实际工程项目中得到了初步应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究的目的及意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 2 拉弯矫直过程的弹塑性有限元分析理论
• 2.1 连续拉伸弯曲矫直原理
• 2.2 拉伸弯曲矫直机组的特点及构成
• 2.3 常见的带材板形误差及评价指标
• 2.3.1 纵向瓢曲
• 2.3.2 横向瓢曲
• 2.3.3 形状不良
• 2.3.4 板形误差评价指标
• 2.4 带材的弹塑性力学行为及相关准则
• 2.4.1 带材的弹塑性力学行为
• 2.4.2 屈服准则
• 2.4.3 塑性流动法则
• 2.4.4 塑性强化准则
• 2.5 拉弯矫直过程的弹塑性有限元本构关系
• 2.6 拉弯矫直过程弹塑性有限元法的计算步骤
• 2.7 本章小结
• 3 拉弯矫直过程有限元分析模型的建立
• 3.1 ABAQUS 有限元软件功能简介
• 3.2 带材拉伸弯曲矫直过程的力学特征分析
• 3.3 拉伸弯曲矫直模型的建立
• 3.3.1 拉弯矫直过程中的非线性问题处理
• 3.3.2 强化模型的选择
• 3.3.3 工作辊与带材间相互作用的确定
• 3.3.4 单元划分
• 3.3.5 参数设置与建模步骤
• 3.4 本章小结
• 4 拉弯矫直过程仿真分析及工艺参数优化
• 4.1 拉伸弯曲矫直过程应力应变分析
• 4.1.1 拉弯矫直过程应力、应变云图
• 4.1.2 带材拉弯矫直过程中塑性应变分析
• 4.1.3 带材拉弯矫直过程中应力分析
• 4.2 缺陷带材拉弯矫直工艺参数优化
• 4.2.1 缺陷处带材的参数设置
• 4.2.2 拉弯矫直后带材缺陷处改善情况
• 4.2.3 缺陷带材拉弯矫直工艺参数的制定
• 4.3 两弯两矫与两弯一矫拉矫工艺的对比
• 4.4 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 今后工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录