基于ANSYS-PDS的矫直机工作辊可靠性分析.pdf

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1、研究与分析2013年第2期(第26卷，总第124期)·机械研究与应用·基于ANSYS—PDS的矫直机工作辊可靠性分析吴小军，李玉贵，王效岗，王荣耀(太原科技大学重型机械教育部工程研究中心，山西太原030024)摘要：在可靠性分析理论基础下，运用有限元ANSYS的PDS模块对矫直机工作辊进行可靠性分析。根据应力一强度干涉理论，以工作辊的几何尺寸、载荷及强度极限等参数作为变量，建立极限状态函数；选用MonteCarlo方法对工作辊进行计算，得到工作辊的可靠度、灵敏度图及影响可靠性的主要因素。关键词：工作辊；可靠性分析；ANSYS—PDS；ManteCar

2、lo中图分类号：TG333．2文献标志码：A文章编号：1007—4414(2013)02—0036—03ReliabilityAnalysisofLevelingRollsofROllLevelerBasedonANSYS—PDSWUXiao—jun，LIYu—gui，WANGXiao-gang，WANGRong-yao(EngineeringResearchCenterofHeavyMachineryMinistryofEducation，TaiyuanUniversityofScienceandTechnology，TaiyuanShanxi03

3、0024，China)Abstract：Basedonthetheoryofreliabilityanalysis，thereliabilityoftherolllevelerisanalyzedbyusingtheANSYS—PDSinthispaper．Accordingtostress-strengthinterferencetheory，takingthegeometrysize，loadandstrengthlimitasrandomvaria—bles，andthefunctionoflimitstateiscreated．Usingth

4、emethodofMonteCarlosimulationtocalculateworkingrolls．andthereliability，theresponsesensitivityandthemainfactorsthataffectingthereliabilityaregot．Keywords：workingrolls；reliabilityanalysis；ANSYS-PDS；montecarlo1引言F=2(M十2+⋯)／P(1≤i≤11)(1)板材在轧制、运输及各种加工过程中常因外力作式中：为各工作辊所在位置的弯矩。用、温度变化及内力

5、消长而发生弯曲或扭曲变形，要基于大变形矫直方案，对各工作辊弯曲力矩做简保证板材成为合格产品，就必须使用矫直机对其进行化假设。矫直加工，消除残余应力⋯。工作辊是矫直机的重M==0(不起弯曲作用)要部件，直接与被矫板材相接触，决定了矫直效率和M2=M3=(塑性变形，为最大值)(2)矫直质量。所以当矫直机工作辊出现故障时，不仅会=M5=⋯⋯=M8=Mb(弹塑性变形M>b>影响板材质量，也会降低工作效率。为此笔者针对矫M。)(3)直机第三号工作辊时常出现的断裂现象，对工作辊受M9=。=(弹性变形为最小值)(4)力情况进行分析计算，再运用ANSYS—PDS模块

6、对工将式(2)～(4)代人式(1)得出各工作辊的矫直作辊进行可靠性分析。力：Fl=2M／P；F2=6M／P；F3=(6M+2b)／P；⋯；2矫直机工作辊受力分析FI1=2M／P。2．1工作辊矫直力计算可知为最大值，F最小，因在第十一号工作辊板材通过由上下两排相互交错排列组成的矫直上板材已基本矫直，工作辊受力主要来自板材重力。辊系，经过多次反复弯曲得到矫直。金属材料在2．2工作辊的静力分析假设矫直机矫直板材的过程非常缓慢，可将工作较大弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别，在弹复后都会显著减小，甚至趋于一致J。辊的受力状态看成一个静力学问题，工

7、作辊的受力情况如图1所示。假设板材从矫直辊缝的正中间通过，矫直机作用在工作辊上的矫直力可以通过弯曲力矩来计算。根据材料力学的知识，板材在矫直加工矫直反力P沿工作辊中心对称均匀分布，作用长度中的受力状态基本属于集中载荷作用，这些载荷就是等于板材宽度B；由于板材塑性变形的存在会使工作辊对板材的压弯作用点向咬入侧倾斜，形成超前接触各工作辊施加在板材上的矫直力。根据板材的受力状况，按力矩平衡可得到十一辊角D，；P，为工作辊与支承辊之间的接触压力，也假中厚板矫直机各辊矫直力的计算公式。设沿辊身长度均匀分布J。收稿日期：2013—02—23基金项目：山西省留学归

8、国人员项目(20101482)作者简介：吴小军(1987一)，男，浙江温州人，硕士，研究方向：重型机械结构优