热塑有限元的理论分析及应用.pdf

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1、第24卷第6期中国冶金Vo1．24，No．62O14年6月ChinaMetallurgyJune2014热塑有限元的理论分析及应用周禹成，梁国平。(1．武汉钢铁集团公司条材总厂，湖北武汉430081；2．中国科学院数学研究所，北京100086)摘要：利用热塑有限元对板材轧制过程进行模拟计算，能够计算轧制力、轧制力矩、辊形、板形等参数，对板材轧制起到定量计算的作用。热塑有限元在板材生产中能计算最佳辊型、板形、弯辊力、串辊位置以及压下制度，达到提高成材率、提高板材质量的目的。热塑有限元是一种三维的弹塑性有限元，它应用的本构方程是由试验数据回归得来的，使用了加工硬化、拉拔效应等计算方法，计算

2、结果精确。关键词：有限元；辊型；板形；弯辊力；串辊；压下制度文献标志码：A文章编号：1006—9356(2014)06—0036-04TheoreticalAnalysisandApplicationofThermoplasticFiniteElementZHOUYu—cheng，LIANGGuo—ping(1．BarStockIntegralPlantofWuhanIronandSteelGroup，Wuhan430081，Hubei，China；2．AcademyofMathematicaandSystemScience，ChineseAcademyofScience，Beijin

3、g100086，China)Abstract：Theanalogcomputationofplaterollingprocesswasundertakenusingthethermoplasticfiniteelement，in—cludingparameterssuchasrollingforce，rollingtorque，rollshape，plateshape，etc．Thermoplasticfiniteelementcancalculatetherollshape，plateshape，bendingforce，placeoftandemrollerandreduction

4、scheduletothebestlevel，thusreachthetargetofenhancingthematerialyieldandtheproductquality．Thermoplasticfiniteelementisonetypeof3-dimentional，elasticplasticfiniteelementwhoseconstitutiveequationisobtainedbytestingdata．Itusescalculationssuchasworkhardeninganddrawingeffectandcangetaccurateresults．Ke

5、ywords：finiteelement；rollshape；plateshape；rollbendingforce；tandemroller；reductionschedule轧钢的本质就是受力和变形，而有限元就是计塑性有限元在板材轧制中轧件纵截面划分的网格如算受力和变形的现代方法。通过有限元的定量计图1所示。算，可以找出生产中难轧品种及一级品率低产品产生的原因，加以改进，做到精细轧钢。“板材轧制中的拉拔效应及热塑有限元计算”l1是基于一个中厚板厂的2800轧机上的实际有限元计算。该文阐述了轧件、工作辊、支撑辊的计算，以及它们之间的相互耦合，计算出辊型及板形。本文把工作辊和支撑辊作为

6、一个总刚，对设有弯辊装置、串辊装置的轧机进行计算。主要讨论了热塑性有限元计算作为轧制过程的模拟以及在生产中的实际应用。1热塑性有限元计算作为轧制过程的模拟图1轧件纵截面有限元划分Fig．1Verticalsectionofrolloingpiece1．1轧件有限元划分accordingtofiniteelementdividing热塑有限元是一种三维的弹塑性有限元]，弹塑性有限元的特征就是把塑性一次变形分为多次变图1中，轧件划分为4层，有5条横线，纵横线形，或者把一次加载分为多次加载。它认为每次加之间的交点就是节点。图上面每1个节点数代表1载或变形足够小，因此应力应变曲线是线形的。热个

7、横截面，如果轧件横截面上横排节点有151个节作者简介：周禹城(1944一)，男，大学本科，工程师；E—mail：l5342749159@163．corn；收稿日期：2O13一O5—15中国冶金第24卷的计算相同，区别是前进了1片。这样轧件模拟轧形状(也称为板凸度)作为后面道次板材的输入形制过程在传递和反馈中循环前进，一直到中性片为状，这样才能正确计算各道次板形，以及板凸度、同止。中性片以后只进行传递，不进行反馈。以上的板差等轧制参数。技术人员对