60kgm高精度重轨全万能成品孔研究和万能轧制有限元模拟

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1、东北大学硕士学位论文摘要摘要本文结合“十五”国家科技攻关计划的重点项目“高速重载钢材新技术”，对用万能轧机来生产60kg／m高精度重轨进行了研究，为进一步提高重轨的精度提出了将目前普遍应用的半万能成品孔型改进为全万能成品孔型的方法，并借助ANSYS／LS—DYNA软件进行了有限元模拟及分析。随着我国经济建设的发展，铁路提速的频率越来越快，这就对我国重轨的生产提出了更新更高的要求一一生产重轨必须实现高精度轧制，而使用万能轧机来生产高精度重轨已成为必然趋势。我国传统重轨生产是在轨梁轧机上，出于这种传统孔型法孔型设计t不对称，因此加工工艺是非对称的，这就使成品断面的对称性不理想，产品各处尺寸的控制精

2、度也不高。而万能轧制法保证了轧件从粗轨形到成品的变形均匀、对称，减少了重轨的内部畸变，使整个断面均匀变形，从而提高重轨断面尺寸和轧制精度。本次研究专门针对万能轧制法的成品孔型做了分析，对目前万能轧制中普遍应用的半万能成品孔型和在本文中提出的全万能成品孔型做了对比分析，结果表明采用全万能成品孔型不仅更能保证重轨轨头踏面圆弧尺寸的精度，同时能减少轧制道次，提高轧制效率。全万能'车LIPJ法生产工艺的应用，能满足我国生产高精度重轨的需要，大大提高经济效益和社会效益。为了深入研究60kg／m高精度重轨在轧制过程中的变形特点，采用了有限元模拟的方法进行分析计算。作者通过显式有限元软件对全万能法轧制60k

3、g／m高精度重轨的整个轧制过程进行了弹塑性有限元模拟。在模拟分析的过程中，几何模型均采用实际尺寸，为提高计算效率，采用了质量放缩的方法，同时应用沙漏控制技术，减少单元边波浪形状。通过有限元分析，得到了各道次轧件的断面尺寸及变形参数，分析了典型道次的应力、应变分布及金属流动规律，并详细分析了全万能成品孔中轧件轨头受力和变形情况，更详尽地阐述了全万能成品孔型对轨头踏面圆弧的加工过程。模拟结果中轧件尺寸和实际要求一致，证实了本次设计中全万能轧制法iL型系统的合理性，对采用全万能成品孔的万能轧制法投入实际生产应用提供了一定的可行性支持，同时证明利用有限元分析软件ANSYS／LS．DYNA可以很好地对复

4、杂断面型钢的轧制过程进行模拟分析，为轧制理论的深入研究提供了一个非常有效的：【具。关键词：高精度重轨，万能轧机，全万能成品孔型，模拟，弹塑性有限元东北大学硕士学位论文AbstractTheworkofthisthesiswascarriedoutintegratingwiththe‘‘TENTHFIVEYEAR”majorprojectofTheAdvancedTechnologyofHigh—speedandHigh-loadSteel．Theprocessofrolling60kg／mhighprecisionheavyrailwithuniversalmillwasresearcheda

5、ndsimulatedbyuseoftheFEMsoftwareANSYS／LS—DYNA．Thisthesisbroughtforwardanewmethodtoreplacethehalf-universalfinishpassbythefull—universalfinishpass．Withthedevelopmentofnationaleconomyandthemoreandmoredemandofrailspeedbroughtup，theheavyrailmustbeproducedbyhi曲precisionrollingmethod．Soitisnecessarytoprod

6、uceheavyrailbyuniversalmill．Thetraditionalmethodinchinatoproduceheavyrailwasbytwo-rollmill．Becauseofitsunsymmetricalpassschedule，thecross-sectionandthedimensionalaccuracyofworkpiecewerenotverygood．Buttheseconditionswouldbeimprovedjus／bymakinguseofuniversalrollingmethodbywhichdistortionandasymmetryof

7、workpiecewerereduced．Andthedimensionalprecisionwasgreatlyincreasedbyreasonofsymmetricalcharacteristicinuniversalpass．Inthisthesis，thedifferencebetweenhalf-universalandfull—universalfinishpasswaspartic