钢管三辊连轧成型过程的有限元分析

CAE-无缝钢管轧管成形工艺过程的计算机模拟

1.钢管：弹塑性材料六面体实体单元
2.轧辊和芯管：刚体材料四边形壳单元
校直分析的结果
塑性应变动画
Mises应力动画
校直后的钢管形状
1.钢管：弹塑性材料六面体实体单元
2.轧辊和芯管：刚体材料（不考虑变形）四边形壳单元
连轧定径分析的结果
塑性应变动画
Mises应力动画
校直过程模拟
1.共3组轧辊 2.每组轧辊有2哑铃形凹辊，上下两棍轴线夹角为30度 3.钢管受推力进入第一组轧辊
弯管初始形状
校直分析的有限元模型
无缝钢管轧管成形工艺过程的计算机模拟
轧管生产的基本过程
无缝钢管轧管的整个成形过程分为三个部分：
径过程的模拟
1.共7组轧辊 2.每组轧辊有3 个，构成圆形 3.轧制量： 0.1,0.15,0.25,0.3 0,0.35,0.38,0.40
连轧定径分析的有限元模型

ITER校正场线圈三辊成形及回弹的有限元分析.

第35卷第5期V ol 35 N o52010年10月Oct. 2010IT ER 校正场线圈三辊成形及回弹的有限元分析文伟, 吴杰峰, 文军, 刘志宏(中国科学院等离子体物理研究所研制中心, 安徽合肥230031摘要:在理论分析的基础上, 采用大型有限元分析软件A NSY S 对国际热核实验反应堆(IT ER 校正场线圈(CC 三辊成形和回弹过程进行了有限元分析。

研究了不同成形半径下导体的变形、应力分布和当压下轮移除后的导体的回弹规律。

设计了三辊成形设备, 并在设备上完成了不同半径的成形, 获得了导体回弹后的弯曲半径。

试验结果和分析结果基本吻合, 验证了所建立的有限元分析结果的正确性。

根据试验和分析结果, 确定了成形不同半径时的回弹补偿量。

为IT ER CC 主体部分三辊成形提供了理论和实践指导。

关键词:IT ER CC; 三辊成形; 回弹; 有限元DOI:10 3969/j issn 1000 3940 2010 05 036中图分类号:TB121 文献标识码:A 文章编号:1000 3940(2010 05 0151 04FEM analysis of three rollers forming and spring back for ITER correction coilsWEN Wei, WU Jie feng, WEN Jun, LIU Zhi hong(Resear ch and M anufacture Centr e, Institute of P lasma Phy sics, Chinese A cademy o f Sciences, H efei 230031, China Abstract:Based on the theor y analy sis, a finite element method simulatio n w as established t o simulate three ro ller s fo rming and spr ing back effect for I T ER co rr ect ion co ils. T he defor mation and distr ibution of stresses and the final ra dius after spring back under different for ming radius w ere g ained. O ne set of equipment w as designed, the fo rming pro cesses o f differ ent radius w ere carr ied out on this equipment and the r adius after spr ing back w ere obtained. T he re sults of ex per iment at ion wer e closed to the results of simulation, w hich v alidated the co rrectio n o f simulatio n. T he compensation of spring back under differ ent r adius was det ermined o n the basis of the experimentation and simulatio n. T he research has a goo d instr uction for the manufactur ing o f IT ER cor rectio n co ils. Keywords:IT ER CC; three ro llers for ming; spring back; finite element method国际热核实验反应堆(International T herm o nuclear Exper im ental Reacto r, ITER 的磁体系统收稿日期:2010 05 04; 修订日期:2010 08 09基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划 (2007ID205;国家科技计划ITER 计划专项(国内配套研究 (2008GB101000 作者简介:文伟(1984- , 男, 博士研究生电子信箱:w enw ei9@mail ustc edu cn是由18个纵场(To roidal Field, T F 线圈、6个极向场(Polo idal Field, PF 线圈、1个中心螺线管(Central Soleno id, CS 线圈和18个校正场线圈(Correction Coils, CC 组成。

TA18管材三辊冷轧有限元模拟及织构预测的开题报告

TA18管材三辊冷轧有限元模拟及织构预测的开题报告一、研究背景TA18是一种高强度、耐腐蚀、低密度的钛合金，被广泛应用于航空航天、船舶、化工、医疗器械等领域。

TA18管材的制备过程中，可通过冷轧工艺获得理想的织构以及细小的晶粒，从而增强其力学性能和蠕变性能。

因此，对TA18管材三辊冷轧过程进行模拟和预测其织构具有重要的研究意义。

二、研究目的本文旨在通过有限元模拟方法模拟TA18管材三辊冷轧的变形过程，并预测其织构状态，以探究织构对其力学性能的影响，为TA18管材的冷轧加工提供理论依据。

三、研究内容与方法本文将采用有限元方法模拟TA18管材三辊冷轧的变形过程，并采用大变形织构理论和VPSC（Virtual Polycrystal Plasticity）软件预测TA18管材的织构。

具体内容和方法如下：1. TA18管材三辊冷轧有限元模拟：（1）建立TA18管材三辊冷轧的有限元模型；（2）采用ABAQUS软件模拟TA18管材的三辊冷轧变形过程，分析变形过程中应力分布、应变分布等情况；（3）通过模拟结果分析TA18管材三辊冷轧的变形机制。

2. TA18管材织构预测：（1）采用大变形织构理论，推导出TA18管材三辊冷轧后的织构公式；（2）使用VPSC软件预测TA18管材三辊冷轧后的织构状态；（3）通过预测结果分析织构对TA18管材机械性能的影响。

四、研究计划第一年：熟悉有限元方法和VPSC软件的使用，建立TA18管材三辊冷轧的有限元模型并进行模拟分析变形过程。

第二年：采用大变形织构理论推导TA18管材三辊冷轧后的织构公式，使用VPSC软件预测织构状态并对其进行分析。

第三年：在研究前两年的基础上，总结研究成果并撰写论文。

五、预期成果与意义本研究将通过有限元方法模拟TA18管材三辊冷轧过程，并预测其织构状态，为TA18管材的冷轧加工提供数值模拟和理论依据。

同时，探究织构对TA18管材机械性能的影响，为钛合金的冷加工提供新思路和新方法。

辊轧机轧制系统设计及有限元分析毕业设计说明书

毕业设计题目： 4辊轧机轧制系统设计及有限元分析学院：专业：班级：学号：学生姓名：导师姓名：完成日期：目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 研发背景及意义 (1)1.3 4辊轧机轧制系统基本设计思路 (2)1.3.1 4辊轧机的功能 (2)1.3.2 4辊轧机轧制系统结构的基本设计思路 (2)1.4 课题的研究内容 (3)第2章轧制系统结构设计 (4)2.1 引言 (4)2.2 轧辊环的设计计算 (4)2.2.1 轧辊环材料的选择 (4)2.2.2 轧辊环基本参数的确定 (4)2.3 电动机的选择 (6)2.3.1 选择电动机的类型及结构形式 (6)2.3.2 轧制压力的计算 (7)2.3.3 轧制总力矩的计算 (8)2.3.4 电机转速的确定 (11)2.3.5 电机功率的确定 (11)2.3.6 电动机型号的确定 (12)2.3.7 传动各级轴的基本参数确定 (12)2.4 轧辊轴的计算 (13)2.4.1 估算轴的最小直径 (13)2.4.2 确定轴的各段直径 (14)2.4.3 轴的校核 (15)2.5 轧辊轴上轴承的确定 (15)2.6 带传动的设计计算 (15)2.6.1 确定计算功率 (16)2.6.2 选择带型 (17)2.6.3 确定带轮的基准直径 (17)2.6.4 确定中心距和带的基准长度 (17)2.6.5 验算主动轮上的包角 (18)2.6.6 确定带的根数 (18)2.6.7 确定带的预紧力 (19)2.6.8 计算作用在带轮的压轴力 (19)2.6.9 带轮的材料 (19)2.6.10 带轮的结构形式及主要尺寸 (19)2.7 减速器的设计计算 (20)2.7.1 减速器类型的选择 (20)2.7.2 减速器基本参数 (21)2.7.3 标准斜齿圆柱齿轮的设计计算 (22)2.7.4 齿轮的轴的设计 (25)第3章三维建模 (29)3.1 引言 (29)3.2 基本零件建模 (29)3.3 轧制系统的装配 (31)3.3.1 轧辊轴的装配 (32)3.3.2 轧制部分装配 (33)3.3.3 轧制系统装配 (34)3.3.4 总装配 (36)第4章轧制系统有限元分析 (37)4.1 引言 (37)4.2 轧辊轴的有限元分析 (37)4.3 轧辊环的有限元分析 (39)4.4 龙门架的有限元分析 (40)4.5 轧辊缺陷的种类和原因 (42)结论 (43)参考文献 (44)致谢 (45)4辊轧机轧制系统设计及有限元分析摘要：本次设计的4辊轧机轧制系统是借助旋转轧辊与其接触摩擦的作用，将被轧制的金属体（轧件）拽入轧辊的缝隙间，在轧辊压力作用下，使轧件主要在厚度方向上完成塑性成型。

辊弯成型有限元建模及成形缺陷分析

辊弯成型有限元建模及成形缺陷分析辊弯成型是一种常用的金属板材成形工艺，广泛应用于船舶、汽车等制造业。

为了提高产品质量和生产效率，减少成形缺陷的发生，有限元建模及成形缺陷分析成为辊弯成型工艺研究的重要内容。

有限元建模是一种计算机仿真方法，通过将辊弯成型过程抽象为一系列有限元单元，建立数学模型，模拟实际成形过程中的力学行为。

首先，需要对辊弯成型机械结构进行建模，包括辊轴、辊筒、支撑架等组成部分。

然后，根据材料力学性质，将金属板材抽象为一个弹塑性体，并设置材料参数。

最后，根据成形工艺参数，如辊弯压力、辊弯角度等，对整个成形过程进行仿真计算。

通过有限元建模，可以得到不同位置的应力、应变分布情况，进而分析成形缺陷的发生机理。

成形缺陷是指在辊弯成型过程中，金属板材出现的各种不理想的形态或性能问题。

常见的成形缺陷包括皱纹、开裂、厚度不均匀等。

通过有限元分析，可以定量评估不同工艺参数对成形缺陷的影响。

例如，通过改变辊弯角度、辊弯压力等参数，可以调整金属板材的应力分布情况，减少皱纹的发生。

此外，有限元分析还可以帮助优化辊弯成型工艺，提高产品的质量和生产效率。

在进行有限元建模及成形缺陷分析时，需要考虑多重因素的综合作用。

首先，需要准确建立机械结构和材料模型，确保仿真计算的准确性。

其次，需要选择合适的边界条件和加载方式，模拟实际生产过程的力学行为。

最后，需要根据仿真结果进行参数优化，以实现成形缺陷的最小化。

综上所述，辊弯成型有限元建模及成形缺陷分析是提高产品质量和生产效率的重要手段。

通过准确建立数学模型，模拟实际成形过程中的力学行为，可以定量评估不同工艺参数对成形缺陷的影响，优化成形工艺，提高产品的质量和生产效率。

未来，随着计算机仿真技术的不断发展，有限元建模及成形缺陷分析将在辊弯成型工艺研究中发挥越来越重要的作用。

Y型三辊连轧过程仿真分析

【Y型三辊连轧过程仿真分析】【Y型三辊连轧过程仿真技术分析】Y型轧机是由三个互成120〫分布的盘状轧辊构成，由于轧辊布置呈大写字母“Y”而得名。

由Y 型三辊轧机组成的孔型可以实现“无扭转、微张力”轧制工艺，另外轧件在Y型轧机孔型中呈平面受压状态，使得轧件附加变形很少。

当轧制强度较高、塑性较差的金属轧件时，可以使产品表面质量好、劈头少、成材率高。

Y型轧机所采用的三辊孔型系统具有很好的适应性。

由于不同的金属有不同的宽展特性，因此，一般情况下，轧制不同的金属应采用不同的孔型，即需要换辊。

但在Y型轧机上，宽展和张力互相制约，不同材料的宽展特性在与张力的相互影响下可得到自动补偿，因此，在改变轧件材质时，只要规格相同，Y型轧机通常无需换辊。

有限元模型的建立现将直径为Φ11的圆钢送入四连轧机架中轧制，钢种属于不锈钢，开轧温度是950℃，轧件出口速度是8m／s。

轧辊孔型系统采用平三角孔型和圆孔型相互交替的形式，其各道次孔型图见下图。

根据热力藕合大变形弹塑性有限元法建立轧件以及轧辊等接触体的三维有限元模型，如下图。

轧辊假设为刚性体，其名义直径为Φ250mm。

轧件为变形体，选择八节点六面体单元，来处理热连轧过程中轧件的热力耦合大变形问题。

✧模拟结果及分析1）连轧时各阶段的变形四机架连轧时轧件在反Y型和正Y型交替孔型中的变形如下图。

当增量步为24步时开始咬入，进入第一机架(反Y型机架，平三角孔型)；当增量步为266步对进入第二机架(正Y型机架，圆孔型)；当增量步为382步时进入第三机架(反Y型机架，平三角孔型)；当增量步为495步时进入第四机架(正Y型机架，圆孔型)，到增量步为800步时整个连轧过程结束。

从下图可以看出，当轧件从平三角孔型出来后产生了宽展，并且宽展是不均匀的，在靠近轧辊的地方宽展小，因为越靠近轧辊所受的约束力越大，从而在辊缝中央产生了鼓肚。

✧轧制力和轧制力矩根据模拟仿真结果可以得出四机架连轧过程各个道次轧制力、轧制力矩的变化值，见下图。

TA18管材三辊冷轧三维有限元模拟

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弧长／ａｎｎ
（ａ）摩擦力分布
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有相对滑动。因此，在这些部位摩擦力也为零。从图６（ｂ）周向剪切应力的分布曲线中可知，冷轧过程中剪应力主要集中在轧槽侧壁接触的部位和轧槽脊部．这与摩擦力的分布规律一致。从这个结果中可以看出，剪应力可能主要是由摩擦力引起的。因此，可以在轧制过程通过改善摩擦的方式来减小剪应力的产生。防止由于剪应力引起的缺陷。２．４管坯在变形区各阶段的变形规律
关键词：冷轧’ｒＡｌ８有限元模拟［ＡＢＳＴＲＡＣＴ】Ｔｈｅｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｃｏｎｔａｃｔｒｏｌｅｓａｔｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｚｏｎｅｄｕｒｉｎｇｔｈｒｅｅ－ｒｏｌｌｅｒｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｍｏｔｉｏｎｔｒａｃｅｏｆｂｌａｎｋｐａｒｔｉｃｌｅｓｄｕｒｉｎｇｍＵｉｎｇ，ｔｈｅｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎｆｏｒｃｅａｎｄｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｕｌｅｓｏｆｍｅｔａｌｔｕｂｅａｔｔｈｅｅａｃｈｓｔａｇｅｆｒｏｍｇｏｉｎｇｉｎｔｏｔｏｏｕｔｏｆｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
１．１简化和假设三辊冷轧管成形过程主要的接触边界条件包括
套筒与滑道、滑道与轧辊辊径以及轧辊轧槽与管坯之间的接触。如果建立一个完全真实的力学模型就会使计算变得非常复杂，甚至难以正确地模拟成形情况。应进行必要的简化。
（１）模型简化。由于滑道是固定在套筒上的，其运动状态与套筒的运动状态完全一致，都是由摇杆、大连杆机构的运动所决定的。轧辊的转动则是靠来自滑道的摩擦力的作用来实现的。如果轧辊沿滑道滑动而不滚动。则可能出现管子被拉断或轧辊被卡住的现象，因此，在进行管坯轧制前会调节大、小连杆之间的位置，使轧辊辊径恰好在滑道工作曲面上发生纯滚动，且其滚动速度与大、小连杆之间速度差匹配。而滑道的工作曲面

三辊冷轧管机轧制过程的数值模拟与试验研究

三辊冷轧管机轧制过程的数值模拟与试验研究贾其苏;双远华;李振华;武络【摘要】在简化三辊冷轧管机轧制过程的基础上,根据钢管冷轧过程的变形特点,采用Simufact有限元软件对其轧制过程进行有限元数值模拟.通过仿真模拟,分析了钢管的等效应力、等效应变分布规律及其截面变形特点,并与实际数据进行比较.分析结果表明:建立的有限元模型符合实际,模拟过程与实际轧管成型情况相符合;金属的塑性变形主要发生在减径段和减壁段;随着送进量、轧制频率的增加,轧辊的轧制力相应增大.【期刊名称】《钢管》【年(卷),期】2014(043)005【总页数】7页(P13-19)【关键词】三辊冷轧管机;轧制过程;有限元;数值模拟;Simufact软件;等效应力;等效应变;截面变形【作者】贾其苏;双远华;李振华;武络【作者单位】太原科技大学,山西太原030024;太原科技大学,山西太原030024;山西太原不锈钢钢管有限公司,山西太原030003;内蒙古一机集团富成锻造有限责任公司,内蒙古包头014032【正文语种】中文【中图分类】TG335.71三辊冷轧管机可以生产Φ6～450 mm各种材料的精密冷轧管，在实际生产中主要用于Φ140～325 mm奥氏体不锈钢无缝钢管的轧制。

奥氏体不锈钢塑性差、加工范围窄，理论分析往往难以直接指导生产，一般只能通过反复试验来确定轧制工艺参数。

通过有限元仿真技术模拟奥氏体不锈钢的轧制过程，可以帮助确定轧制工艺参数，节约试验成本。

本文应用Simufact软件中的旋压模块，对三辊冷轧管机的成型过程进行模拟［1］；通过分析成型过程中应力分布、轧制力变化的特点，为合理设计轧辊孔型和制订最优轧制工艺参数提供依据［2］。

1 轧制过程分析及简化三辊冷轧管机的轧制是一个包含减径、减壁以及定径等工作段的复杂轧制过程。

在轧制过程中，机架在前后极限位置之间做往复运动，当机架达到后极限位置时，钢管回转并送进一小段；当机架从后极限位置运动到前极限位置时，即正行程轧制时，处在工作段的管坯在由轧辊轧槽和芯棒所构成的、尺寸逐渐减小的环形间隙中进行减径和压下；当机架运动到前极限位置时，钢管进行第二次回转和送进。

管材带张力轧制的有限元分析

意形状且存在较大接触面积的物体接触。这种接触
类型对于物体有大量相对滑移时很有效，且面面 பைடு நூலகம்
触算法自动记录所有的接触反作用力。为了充分定义在显示动力学分析中轧件与轧辊和芯棒表面之间复杂的相互作用，本分析选用ＡＳＳ自动面面接触Ｔ
部．后张力为７８０Ｎ在轧制进行１时施加在０．Ｓ５
铝管的尾部：⑤前张力为６００Ｎ，在轧制进行１Ｓ０
时施加在铝管的前部，后张力为０。
应变
图２试验得到的轧件的应力一变曲线应
２单机架铝管轧制过程数值模拟结果分析
确定的。假定摩擦因数与接触表面的相对速度
有关，则：
ｃ＋Ｆ— Ｄｅ。＝（ｓＦ）
元选为ＳＥＬ６壳单元。为了提高计算精度，ＨＬ１３网格划分较细，轧辊的单元数为２６。轧件的１９０单元数为８０，芯棒的单元数为１０６４００４０
ｔｅｈｇｅｈｔｅｃｈｉｈｒｔｅｓｒｔｈ，ｔｅｌｗｅｈｏｌｇｆｒｅａｄｔｅｂｇｅｈｌｎａｉｎ，ａｄｔａｔｎｒａｉｇｏｈｏｒｔｅｒｌｉｏｃ，ｎｈｉｇｒｔｅｅｏｇｔｏｎｎｈｔｗｉｈｉｃｅｓｎｆｂｔｈｒｎｎａｋｓｒｔｈｓｔｅｍａｄｅｘａｒｃｉｎｃｎｂｅｕｅｏｈｔｅｆｏｔａｄｂｃｔｅｃｅ，ｈｎｒｌａｉｌｆｉｔｏａｅｒｄｃｄ．ｂｔｔｅｉｆｕｎｅｉｎｔｏｖｏｓｕｈｎｅｃｓｏｂｉｕ．ｌＴｅａｈｅｅｎｒｍｈｂｖｎｉｎｄｒｓａｃｓｗｏｔｙｕｉｇａｈｈｏｅｉａｉｏａｓｄｓｇｎｏｌｈｃｉｖｍｅｔｆｏｔｅａｏｅｍｅｔｏｅｅｅｒｈｉｒｈｓｎｓｔｅｔｅｒｔｂｓｓｆｒｐｓｅｉｎａｄｒｌｃ

三辊卷板机关键零部件有限元分析本科学位论文

XX大学毕业设计（论文）设计（论文）题目：三辊卷板机关键零部件有限元分析学院名称：专业：班级：姓名：学号指导教师：职称定稿日期：年月日摘要有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。

它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。

这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。

由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。

本设计是基于ANSYS软件来对三辊卷板机关键零部件进行分析。

与传统的计算相比，借助于计算机有限元分析方法能更加快捷和精确的得到结果。

设置正确的模型、划分合适的网格，并合理设置求解过程，能够准确的获得分析模型各个部位的应力、变形等结果。

对零件的设计和优化有很大的参考作用。

关键词：卷板机；三维建模；ANSYS；动静态分析AbstractFinite element analysis is to use simpler problem instead of solving complex problems after. It will solve the field as much as by finite element of small interconnect subfields, each unit is assumed to be a proper ( simple ) approximate solution is derived, then solve the domain satisfying conditions ( such as structural equilibrium conditions ), resulting in the solution of problems. This solution is not accurate solution, but the approximate solution, because the actual problem is simpler problem place. Because most practical problems difficult to obtain accurate solution, and the finite element computation of not only high precision, but also can adapt to a variety of complex shapes, thus become effective engineering analysis method.The design is based on the ANSYS software on the three roller bending machine key components analysis. Compared with the traditional calculations are compared, with the help of computer finite element analysis method can be more efficient and precise results. Set the correct model, dividing the appropriate grid, and set a reasonable solution process, can accurately obtain analysis model of various parts of the stress, deformation and other results. The design and optimization of parts have great reference value.Key Words:bending machine;3D modeling; ANSYS; static analysis目录摘要 (II)Abstract (III)目录 ...................................................................................................................................... I V 第1章绪论 (6)1.1概述 (6)1.2卷板机的原理 (7)1.2.1 卷板机的运动形式 (7)1.2.2弯曲成型的加工方式 (7)1.3卷板机的发展趋势 (8)第二章有限元法与ANSYS (9)2.1 有限元简介 (9)2.2 有限元特点 (10)2.3 有限元步骤 (10)2.4 有限元分析方法概述 (11)2.5 ANSYS的主要功能 (11)2.6 ANSYS提供的分析类型 (12)第3章课题任务和分析方法 (13)3.1课题任务 (13)3.2分析方法 (14)3.3 本课题的研究方法 (14)第4章方案的论证及确定 (15)5.1 方案的论证 (15)5.1.1方案1双辊卷板机 (15)5.1.2方案2 三辊卷板机 (16)5.1.3 方案3四辊卷板机 (16)5.2 方案的确定 (17)5.3本章小结 (17)第5章关键零件的设计与计算 (18)5.1主部件的选择和计算 (18)5.1.1 上下辊的参数选择计算 (18)5.1.2 主电机的功率确定 (18)5.2 上辊的设计计算校核 (27)5.2.1上辊结构设计及受力图 (27)5.2.2 刚度校核 (27)5.2.3 上辊强度校核 (28)第6 章有限元分析过程 (29)6.1 ANSYS中静力学分析过程 (29)6.2 ANSYS中卷板机上辊分析过程 (29)6.3ANSYS中卷板机下辊分析结果 (40)6.4ANSYS中卷板机三辊支架分析过程 (42)总结 (51)参考文献 (52)致谢 (53)第1章绪论1.1概述机械加工行业在我国有着举足轻重的地位，它是国家的国民经济命脉。

三辊行星轧制运动和管坯变形规律的仿真模拟

三辊行星轧制运动和管坯变形规律的仿真模拟作者：李冰杨志刘化民张士宏摘要：本文应用弹塑性大变形有限元法，对连铸铜管坯三辊行星轧制过程进行了三维有限元模拟研究。

通过坐标变换的方法建立了三辊行星轧制有限元模型，该模型考虑了轧辊的倾斜角β和偏转角α。

模拟分析得出三辊行星轧制过程中管坯断面要经受一个由圆形到三角形再归到圆形的变形过程。

获知在三辊行星轧制过程中起到主要作用的是三向压应力状态，有利于坯料的大变形和提高轧制管材性能。

同时模拟分析获知三辊行星轧制过程中坯料质点的运动轨迹和相应规律。

该模拟计算对于探索复杂的三辊行星轧制规律具有重要意义。

关键词：三辊行星轧制；铜管；有限元分析；变形规律；应力状态1 引言三辊行星轧机（Planet Schräge Walzwerk , 简称PSW）最初是由德国施罗曼－西马克公司于1974年研制成功，用于轧制钢棒材，后应用到轧制钢管材。

90年代初，芬兰奥托昆普公司将该型轧机应用到铜管材生产的铸轧法中，成功地轧制出完全再结晶的细晶铜管材，使“水平连铸－行星轧制”工艺成为现今典型的铜管铸轧生产线。

然而，目前三辊行星轧制在模具和工艺设计等方面主要基于有限的经验和试错基础上，产品的组织性能和工艺缺陷不能有效控制，生产的稳定性和成品率还有待提高。

90年代初期三辊行星轧制的理论研究集中于三辊行星轧管机（PSW）的结构和运动特点的分析，建立了轧制过程中轧辊的速度方程[1]；通过平面断面假设对三辊行星轧制力能参数进行理论推导计算[2]；在理论分析三辊行星轧制力和轧制功率的基础上，进行轧制实验研究轧出预期管材[3]等等。

董顺德等对于轧机芯棒运动的控制及管坯宏观组织的变化进行了分析[4]。

台湾的Chi-Kang Shih等利用LS-DYNA3D建立起三辊行星轧制钢棒材数值模拟模型，对钢棒材变形过程中的应力应变分布规律进行了分析[5]。

Chi-Kang Shih等还利用塑性泥作为轧制实验原料对三辊行星轧制棒材进行实验模拟并就轧件变形尺寸、螺旋纹的间距和偏转角度等与模拟结果进行了对比分析[6]。

基于有限元分析的辊弯成形机理研究

基于有限元分析的辊弯成形机理研究
辊弯成形是一种常用的金属加工方法，广泛应用于航空、汽车、船舶、建筑等领域。

辊弯成形机理的研究对于提高工件成形质量、优化工艺参数具有重要意义。

本文基于有限元分析方法，对辊弯成形机理进行了研究。

首先，本文建立了辊弯成形的有限元模型。

模型包括了辊弯机床、工件以及辊轮等关键部件。

通过对有限元模型进行合理的边界条件设置，可以模拟真实的辊弯成形过程。

接着，本文利用有限元分析软件对模型进行了仿真计算。

通过对辊弯成形过程中的应力、应变、变形等参数进行分析，可以了解辊弯成形的变形规律和应力分布情况。

在仿真计算的基础上，本文对辊弯成形机理进行了深入研究。

通过分析辊弯成形过程中的材料流动、应力集中、变形特点等现象，揭示了辊弯成形的机理。

在此基础上，本文提出了优化辊弯工艺参数的建议，以提高成形质量和效率。

最后，本文对研究结果进行了讨论和总结。

通过对有限元分析结果的分析，可以得出辊弯成形的机理较为复杂，受到多种因素的影响。

因此，在实际应用中，需要综合考虑材料性能、辊弯工艺参数等因素，以达到最佳的成形效果。

综上所述，本文基于有限元分析方法，对辊弯成形机理进行了研究。

通过对辊弯成形过程中的应力、应变、变形等参数的分析，揭示了辊弯成形的机理。

研究结果对于提高辊弯成形工艺的效率和质量具有重要意义，对于相关领域的工程实践具有指导价值。

TCM三辊连轧管机轧制过程的有限元模拟

摩擦采用库仑摩擦。轧辊与轧件外表面的静摩
作者简介：黄贤安(1980- )，男，现就职于太原重工技术中心轧钢所，助理工程师。 Tel：15834125332，Email： huangxianan11@
ΦN ΦFg
E R1 R
2
S
L
R5 a1 a4 30°
项目 1 应变 0 应力 /MPa 30
3- 1 1 号机架
1.4 1.2
1 0.8 0.6 0.4 0.2
0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 时间 /s 3- 2 2 号机架
Hale Waihona Puke 轧制力 /N（E+6）
轧制力 /N（E+6）
1.2
1 0.8
0.6 0.4 0.2
0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4
文章编号：1672-1152（2011）04-0013-03
山西冶金 SHANXI METALLURGY
TCM三辊连轧管机轧制过程的有限元模拟
Total 132 No.4，2011
黄贤安
（太原重工技术中心，山西太原 030024）
摘要：介绍了用有限元软件 ANSYS/ LS- DYNA 模拟 TCM 三辊连轧管机轧制过程的方法。给出了各机架的
轧制力和芯棒限动力模拟曲线图。将轧件在各机架出口处的截面几何信息输入到 Solidworks 软件中，生成了它
们的截面图，并给出了截面面积。
关键词：TCM 三辊连轧管机有限元轧制力芯棒限动力截面面积
中图分类号：O 241.82
文献标识码：A
收稿日期：2011－06－08
TCM 三辊连轧管机是太原重工股份有限公司自行设计并制造的国内首套有自主知识产权的无缝钢管三辊五机架连轧管机。其轧制过程中轧件变形复杂，用传统的计算方法很难获得准确的轧制信息，用有限元模拟的方法可以准确地再现轧制过程金属的三维变形，从而有限元模拟的方法成为轧制过程强有力的辅助分析工具。本文采用有限元模拟软件 ANSYS/LS- DYNA 模拟 TCM 三辊连轧管机的轧制过程，并获取各机架轧制力、芯棒限动力以及轧件的截面信息，为轧制工艺的安排提供可靠的信息。 1 有限元模型的建立 1.1 几何模型的建立

有限元分析法在轧辊设计中的应用

有限元分析法在轧辊设计中的应用[摘要]轧辊是轧钢机中直接轧制轧件的主要部件，在轧制过程中，轧辊直接与轧件接触，强迫与轧件发生塑性变形。

同时轧辊承受着巨大的轧制压力，轧辊本身的旋转使其应力随时间做周期性的变化。

本文采用有限元分析法取代了传统的设计校核方法，解决了在轧辊设计中用解析法难以解决的复杂问题。

【关键词】有限元分析法；轧辊；NASTRAN软件；应力有限单元法是综合现代数学、理论力学、计算方法、计算机技术等学科的最新知识发展起来的一种新兴技术。

其基本思想是将问题的求解域离散化，得到有限个单元，单元彼此之间仅靠节点连接，在单元内假设近似解的模式，通过适当的方法，建立单元内部点待求量与单元节点量之间的关系，然后将各个单元方程集合成总体线性方程组，引入边界条件后求解该线性方程组，即可得到所有的节点量，进一步计算导出量，是现代化设计常用的一种方法。

轧辊是轧钢机中直接轧制轧件的主要部件，在轧制过程中，轧辊直接与轧件接触，强迫与轧件发生塑性变形。

与此同时，轧辊承受着巨大的轧制压力的作用，并由于轧辊本身的旋转而使其应力随时间做周期性的变化。

本文采用有限元分析的方法，取代了传统的设计校核方法，解决了对二辊冷轧机中的轧辊设计时用解析法难以解决的复杂问题。

一、轧辊的机械设计轧辊的材料采用9Cr制造（淬火+回火）, 由辊身、辊颈和辊头三部分组成。

其尺寸参数包括轧辊名义直径D、辊身长度L、辊颈直径d和辊颈长度l。

①轧辊直径D1：根据最大咬入角和轧辊的强度要求来确定的。

轧辊工作直径（式3-01）α根据《轧钢机械》P15（表2-1 咬入角α的确定），取α=8。

△h——压下量，根据设计要求，△h取2mm得：205.51mm 取整D1=210mm②辊身长度，辊身长度=310mm③辊颈：包括辊颈直径和辊颈长度。

小型及线材轧机d=(0.53～0.55)D,l=d+(20～50) mm。

取d=0.55D=115.5mm,l=d+50mm=115.5+50mm=165.5mm。

钢管三辊连轧成型过程的有限元分析

摘要：本文采用弹塑性、大变形和接触非线性有限元法，应用ＭＡＲＣ软件对Ｙ型三辊两道冷轧钢管的成型过程进行了分析，得到了钢管在成型过程中横截面的变形图和应力应变的分布规律。根
据数值计算结果绘制了钢管冷轧成型过程中的轴向应力、环向和径向应力分布曲线，根据应力分布规律分析了对成品钢管直径和壁厚精度的影响因素。研究成果可以作为冷轧钢管成型工艺参数和成型辊
设计的参考。关键词：Ｙ型轧机；钢管成型；数值模拟；应力分布
中图分类号：ＴＧ３３５．７文献标识码：Ａ文章编号：１００１—１９６Ｘ（２０１４）０１— ００５１ —０６
Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｎｓｔｅｅｌｔｕｂｅｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｒｅｅ－ｒｏｌｌｅｒｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｏｌｌｉｎｇ
２０１４ＮＯ．１
重型机械
・５１・ Biblioteka 设计计算钢管三辊连轧成型过程的有限元分析
王献抗，叶金铎，马叙，田倩倩，李雪，鲍
（１．天津理工大学机械工程学院，天津
岩
３００３８４）
３００３８４；２．天津理工大学材料科学与工程学院，天津
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ￣ｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆＹ— ｔｙｐｅｔｈｒｅｅ — ｒｏｌｌｅｒｃｏｕｐｌｅ — ｃｈａｎｎｅｌｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｓｔｅｅｌｔｕｂｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ，ｌａｒｇｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔａｃｔｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅＭＡＲＣ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｃｒｏｓｓ — ｓｅｃｔｉｏｎｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｆｇｕｒｅａｎｄｔｈｅｒｅｇｕｌａｒｉｔｙｏｆｓｔｒｅｓｓｓｔｒａｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｔｅｅｌｔｕｂｅｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｘｉａｌｓｔｒｅｓｓ，ｃｉｒｃｌｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｒａｄｉａｌｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅｆｏｒｍｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｓｔｅｅｌｔｕｂｅｗｅｒｅｄｒａｗｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔｒｅｓｓｄｉｓ・ｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｗａｌｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｃｃｕｒａｃｙｏｆｉｆｎａｌｓｔｅｅｌｔｕｂｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔｓｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｆｏｍｉｒｎｇｒｏｌｌｅｒｏｆｔｈｅｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｓｔｅｅｌｔｕｂｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｙ－ｔｙｐｅｒｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌ；ｓｔｅｅｌｔｕｂｅ￣ｒｍｉｎｇ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ

三辊轧钢机的工作原理

三辊轧钢机的工作原理三辊轧钢机是一种用于将金属坯料进行轧制加工的设备，通常用于生产钢材、铝材等金属材料。

其主要工作原理是通过三根辊轴的旋转和相互压紧，将金属坯料压制成所需形状和尺寸的工件。

下面将详细介绍三辊轧钢机的工作原理：1. 结构和工作原理三辊轧钢机通常由上辊、下辊和侧辊组成。

其中上辊和下辊位于机架之中，通过传动系统和电机进行旋转；侧辊被用来定位和压紧金属坯料，以确保其在轧制过程中保持稳定的形状。

通常情况下，上辊和下辊的直径会比侧辊的直径大，从而在轧制过程中产生一定的挤压力和变形力。

2. 轧辊的运动在三辊轧钢机的工作过程中，上辊和下辊通常会以相对的方向旋转，而侧辊则主要用来保持金属坯料的位置和形状。

在轧制过程中，上辊和下辊通过传动系统的作用，通过一定的速度差异产生挤压力，从而使金属坯料产生塑性变形，最终将其压制成所需的形状和尺寸。

3. 轧辊的挤压力在三辊轧钢机的工作过程中，由于上辊和下辊的旋转产生了一定的速度差异，因此在金属坯料被夹紧的状态下，形成了一定的挤压力。

这种挤压力可以使金属坯料发生塑性变形，从而实现了对其形状和尺寸的调整和加工。

4. 工作过程当金属坯料被送入三辊轧钢机的轧辊之间时，侧辊将其夹紧并保持稳定的位置，同时上辊和下辊开始旋转。

在这个过程中，金属坯料会受到轧辊的挤压力和变形力，逐渐被压制成所需的形状和尺寸。

在金属坯料被轧制成工件后，侧辊会放开，将其从轧钢机中取出，整个加工过程完成。

5. 优点和应用三辊轧钢机具有轧制速度快、生产效率高、加工精度高等优点，因此在现代工业生产中得到广泛应用。

它可以用于轧制各种形状和尺寸的金属材料，包括钢材、铝材、铜材等，广泛应用于建筑、制造业、交通运输等领域。

总的来说，三辊轧钢机通过上辊和下辊的旋转和挤压力，将金属坯料压制成所需的形状和尺寸，是一种高效、精密的金属加工设备，在现代工业生产中发挥着重要作用。

钢管斜轧穿孔过程的三维有限元数值模拟及分析

收稿日期:2007-10-05;修订日期:2007-10-15作者简介:谢玲玲(1978-),女,安徽工业大学助教,硕士。

钢管斜轧穿孔过程的三维有限元数值模拟及分析谢玲玲,黄贞益,王　萍(安徽工业大学金属材料与加工重点实验室,安徽　马鞍山　243002)摘　要:本文以某厂狄舍尔(D iescher )穿孔机为研究对象,应用DEF OR M -3D 非线性有限元分析软件对实心圆坯二辊斜轧穿孔过程进行了三维热力耦合数值模拟,通过分析圆坯的应力应变场和温度场及顶头穿孔过程中的温度场分布特征,得出管坯最大应力、应变、温度最高处位于管坯与轧辊、导盘接触区。

顶头轴向温度梯度明显,头部温度最高。

为改善顶头的工作环境和提高其使用寿命提供了理论依据。

关键词:斜轧;顶头;应力应变场;温度场;数值模拟中图分类号:TG33517 文献标识码:A 文章编号:1001-196X (2007)06-0043-053D -FE M nu m er i ca l si m ul a ti on and ana lysisi n p i pe cross -rolli n g p i erc i n g processX I E L ing 2ling,HUANG Zhen 2yi,WANG Ping(Key Lab of M aterials and Pr ocessing,School of Materials Science &Engineering in Anhui Universityof Technol ogy,Ma πanshan 243002,China )Abstract:The paper takes s ome fact ory ’sD iescher punch p ress as a subject f or study,and uses DEF OR M ,a non -linear FE M analysis s oft w are,for 3D heat -force coup led nu merical si m ulati on f or the cr oss -r olling p r ocess of the r ound bl oom.Thr ough the analysis of the characteristics of the stress -strain field distributi on and te mperature field of the r ound bl oom and the te mperature field of the p lug in p iercing p r ocess,peop le f ound that the maxi m al stress and strain as well as the maxi m al temperature appear at the area where the billet and r oller contact;the axial te mperature gradient of p lug is clear with maxi m al te mperature at head part .A ll the results have aff orded theory basis for i m p r oving the working conditi on and the service life of the p lug .Key words:cr oss 2r olling;p lug;stress 2strain field;te mperature field;nu merical si m ulati on1　前言斜轧穿孔是热轧无缝钢管生产的第一道变形工序,顶头在穿孔过程中直接与高温管坯接触,其受力复杂,要承受压应力、轴向力和表面摩擦力等作用,工作温度也较高。