异步轧制三维数值分析

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1、异步轧制三维数值分析S.A.A.AkbariMousavia,∗,S.M.Ebrahimib,R.Madoliatba冶金与材料工程学院，工程学院，德黑兰大学b机械工程学院，伊朗科学与技术大学，德黑兰，伊朗摘要本文是对异步冷轧进行模拟，并提出运用明确的分析程序进行分析。由于异步影响轧辊角速度对正常薄板的剪应力分布，剪切长度，板材曲率，轧制力和扭矩这些参数值已经得到。仿真结果表明，通过增加轧辊异速比，增加在变形区和减少的压力，力和力矩量会发生。此外，人们发现，增加变形区的长度并不一定增加板材的曲率。板材曲

2、率还取决于塑性应变分布和形状因子。这些模拟计算结果表明，可以找到最佳参数，以减少轧制力并消除板材曲率。关键词：不对称轧制;接触应力;曲率;异速比1、简介异步轧制是因不同的轧辊直径、旋转速度和润滑而生成。Sach和Klinger[1]是第一对发现对于相同的两对轧辊所轧制出的薄板进行比较，薄板会向空转轧辊方向弯曲。这是由于自由辊和驱动辊的转速不同。Pan和Sansome[2]的许多实验以三种材料的冷扎带刚进行异步轧制（轧辊速度相不匹配）的实验。依靠轧制力，扭矩和前滑在对辊速度比上的衡量。Hwang和Tzou

3、[3]虽然在轧辊的顶部和底部也采用了类似的压力剖面，但通过假设轧辊与薄板之间的接触弧以得到所需的轧制力。Pietrzyk等人[4]运用了弹塑性和刚塑性本构关系方程对塑性应变轮廓和冷热不对称轧制的出口曲率半径进行比较。Lu等人[5]用弹塑性有限元分析，研究了轧辊速度不匹配和轧辊曲率直径的规模的效应。在这项研究中，其影响在不对称轧制的正应力和剪应力的分布上，轧制力和扭矩上，中性点的位置上，在变形区的大小上和在轧出薄板的曲率上都被认为是用有限元方法来消减（各种变形因子）。2、异步轧制建模图1是异步轧制示意图。

4、这个图也显示了中性点的位置。变形区分为三个区。在这篇文章中，指数1和2用来区别轧辊顶部和底部。在阶段（一），摩擦力作用在顶部和底部的表面被视为流动的材料。相反情况是出现在阶段（三）。在第二阶段（二），摩擦力作用在薄板的顶部和底部的表面出现了对立，即变形区生成。形状因子定义为弧的接触长度（L）与薄板的厚度(hm)的比值，(1)其中R1和R2的顶部和底部的滚动半径，hi和ho分别为初始和最终板材厚度。霍洛曼弹塑性方程用来描述薄板的变化（即，其中σ为应力，ε为应变和N为应变硬化常数，C和N为材料系数）。图1异

5、步轧制示意图使用的材料常数为：C=162.3MPa，ñ=0.0353[3]。所有的仿真可以张开为进行铝1050P（E=69GPa，σy=69MPa），并轧成为板材宽度80毫米。轧辊为刚性。合并的库仑和摩擦方程，用来描述轧辊和薄板之间的变化，即摩擦性能，(2)其中τ是摩擦剪应力，μ为摩擦系数，P为施加的压力，m为摩擦系数，k为材料剪切屈服应力。m大小的不同所对应的摩擦系数也不同，可以从公式（3）得到，即(3)轧辊是对应它们的轴以恒定的角速度ω旋转。在分析中不考虑轧辊的横向跃迁。该薄板初步速度假设-V0，等

6、于X-轧辊表面的速度分量之和。该薄板的初始速度的选择是为了在薄板的X方向上没有加速度。薄板一直在改变它的宽度。后一种情况只发生在薄板只沿x方向移动。该薄板被允许在出口时有任何方向地偏转。程序（C++）的编写和编码近似薄板的圆弧半径和中心的位置。在这项研究中，ABAQUS被用来分析、模拟和明确对称、不对称轧制[6]。2.1、仿真结果验证从轧辊模拟所获取的参数，分别比较实验研究[3,4]和理论研究[3]。材料常量和模拟的环境与所运用的参考文献[3,4]相似。为了验证曲率，[4]的实验结果，并验证轧制力的职实

7、验结果对参考文献[3]进行引用（如图2）。图2中的结果（和所有至今文字上的计算）表明，薄板挠度对轧辊顶部的影响，反之亦然。偏转程度取决于摩擦系数。在减少（即13％）的挠度也与摩擦系数相似。图2仿真验证结果与实验结果参考文献[3]，减少轧制力轧制力减少的影响如图2所示。文献[3]的分析结果在图中显示。在模拟结果和实验结果之间得到协调。3、仿真模型通过假设薄板的顶部和底部的表面的摩擦系数为0.15来进行模拟。此外，下辊的角速度定为常数，等于以ω=3弧度/秒旋转。该轧辊辊底半径被假定为常数，等于R2=105毫

8、米。异步轧制是因为改变角速度与轧辊半径。在这篇论文中，正应力和剪应力的分布，中性区（Xn1，Xn2），该变形区的长度（（Xn1-Xn2）/L）和轧制力，轧辊扭矩，板材曲率进行了讨论。3.1、对影响异速比的变化和剪切应力分布的研究对于同步轧制（如图3），轧辊中性区的顶部与底部相近，变形区的长度为0和最大轧制压力作用在中性点。图4中a和b显示了正应力和剪应力的分布在轧辊半径比和异速比分别为1.05和1.15。正应力分布由图4a和b表明。图4a和