热轧钢结构翼板钢轧制过程有限元仿真及其柔性化研究

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1、山东大学硕士学位论文热轧钢结构翼板钢轧制过程有限元仿真及其柔性化研究摘要“以有限的坯料资源开发无限多的产品”已经成为众多钢铁企业的工作理念。在利用济钢现有设备进行宽规格翼板钢的开发过程中，面临诸多困难：产品规格多、孔型形状复杂、轧件在孔型中变形和流动规律难以解析描述。为此，定量研究孔型和工艺参数对翼板钢宽展的影响十分重要。本文利用商业有限元软件ANSYS／LS．DYNA，采用显式动力弹塑性有限元法，模拟翼板钢粗轧前三道次轧制过程．经有限元模型建立，材料选择、单元选择及网格划分，初始边界条件确定、模拟计算等步骤

2、，得到了各道次孔型和工艺的部分参数对轧件宽展及其相应的应力、应变分布的影响规律，分析了孔型腰部的强迫宽展作用，为弯腰大斜度箱形孔轧制翼板钢的显式动力学有限元模拟提供了实例．同时，基于模拟研究结果，对现有孔型和工艺参数进行了优化，优化效果完全可以满足生产宽度大于220ram翼板钢的需要。本文取得的研究成果和相关结论如下：(1)成功地实现了方坯进入弯腰大斜度箱形孔型、拟矩形弯腰大斜度坯进入弯腰大斜度箱形孔型、拟矩形弯腰大斜度坯进入弯腰小斜度箱形孔型的三种轧制过程模拟．模拟结果与现场试验结果吻合较好。表踞显式动力学

3、有限元法可有效地进行弯腰大斜度箱形孔型不同坯料轧制过程的仿真和孔型参数优化研究．(2)揭示了孔型腰部倾角对轧件宽展的影响规律，即轧件宽展随着腰部倾角增大而增加．(3)分别研究了K10、K9孔型腰部楔高和楔宽对轧件宽展的影响。轧件宽展均随楔高和楔宽增大而增加。(4)研究了摩擦系数改变对轧件宽展的影响．当摩擦系数在一定范围内变化时，轧件宽展发生相应变化，但变化范围不大．(5)揭示了腰部圆弧半径对轧件宽展的影响规律，即轧件宽展随圆弧半径增大而减小，但总体变化范围不大。(6)孔型参数和摩擦系数对轧件宽展的影响程度不同

4、，在本文模拟条山东大学硕士学位论文件下，孔型腰部楔高影响最大，其次为孔型腰部楔宽和腰部倾角，摩擦系数影响最小。基于研究成果，确定了生产宽度大于220mm翼板钢的孔型及工艺参数。(7)现场轧制试验表明，数值模拟结果和现场试验结果具有较好的吻合性。关键词：有限元模拟；弯腰箱形孔型；轧制；强迫宽展；ANSYS，Ls．DYNA山东大学硕士学位论文THEFEMSIM阿LATIoNFORTHEHOT-ROLLINGOFTHESTEELSTRIUCTUIU￡WINGPLATESTEELANDTHERESEARCHOFFLE

5、XIBLEROLLINGABSTRACT‘‘Developinfinityproductswithlimitedbillets’’hasbeenappliedtomanyironandsteelworks．Therearemanydifncultiesduringtheprocessofproducingbroadwingplatesteel，suchasdifferentstandardsofproducts，complicationofpassshapeandharddescriptionofthelaw

6、aboutdeformationintheboxpassesandmetalflows．Soitisveryimportanttostudytheparametersofthepassandtechniquesforthespreadofthewingplatesteel．WiththeaidofcommercialfiniteelementanalysiscodeANSYS／LS·DYNA，thispapersimulmedtheformerthreerollingprocessofwingplateste

7、elinaboxpass．Everysimulationinthispaperis3-DDEM(DynamicExplicitMethod)coupledelastic-plasticanalysis．AfterestablishingtheFEMmodel，theselectionofmaterial，thedeterminationofelementtypesandthemeshing，decidingtheinitialandboundaryconditions，thesimulationetc，the

8、varietylawsofrolledbilletspreadandthedistributionofstrainandstressfieldaffectedbysomepassandtechniqueparameterswerereceived，andtheforced—spreadfunctionofthewaistwasdiscussed．Thispaperprovidesexamplesfo