轧制变形的ansys有限元分析的处理
ANSYS有限元分析法
ANSYS中如何处理奇异性方法在有限元分析中(FEA)中，必须适当地简化实体,我们很少分析包含所有细节的实体。
由于计算条件限制了模型的规模，权宜之下，通常简化螺纹孔、倒角、安装凸台和其它一些并不重要的部分。
因为简化一些无关紧要的细节能使分析求解尽可能地高效，减少占用的ＲＡＭ、硬盘空间和ＣＰＵ时间。
但问题是，随着倒角和其它一些细节被简化，在它们邻近区域内计算出的应力值可能不准确。
比如用一个尖角代替倒角，尖角处产生奇异，导致该处有无限大的应力集中因子。
虽然奇异并不防碍ＡＮＳＹＳ在该处的应力计算，但计算的结果却不能反映真实应力，由于单元密度的疏密不同，计算的结果可能比实际值过高或过低。
虽然计算的应力值是不准确的，若位移值仍然是好的，且奇异产生的区域并不特别重要，该应力值则可以忽略，分析员可以放心的关注模型的其他部分。
有时，一些模型细节明显可以被简化，有时细节刚开始并不显得重要，但后来结果分析显示该细节是至关重要的，这也是应力分析学科的一个特点。
分析员必须运用他们的经验和直觉来判断设计细节的相关性能，确定它们能否被简化而不产生错误的结果。
我发现经验能使分析员的直觉灵敏，尽管如此，但仍可能出错，有时分析员并不能掌握细节的重要性，当他检查结果时才发现，简化了的细节其实是非常重要的。
象这样的情况，我们有几种选择方案。
一种是在模型中添加该细节重新计算，该方法适应于具有简单边界条件和相对比较简单的几何实体，并且重新分析所需要的时间也不太多。
如果第一次计算需要７０个小时，且任务紧迫，那么修改并重新计算整个模型并非是很好的方式，此时应该应用已有的结果来得出精确的应力。
完成该任务的方法之一是子模型法，在包含细节的相关区域建立子模型来计算精确的应力。
在ＡＮＳＹＳ在线文档中可获得子模型法，分析向导的“高级分析技术”章节中包含了ＡＮＳＹＳ可以完成的各种类型子模型例子，包括“shell-shell”、“shell-solid”和“solid-solid”。
基于ANSYS有限元模拟四辊轧机轧件
2 用VB编写输入程序并生成了APDL VB编写输入程序并生成了APDL
3 VB对ANSYS的封装 VB对ANSYS的封装 VB调用ANSYS 的关键代码如下: VB调用ANSYS 的关键代码如下: Result=shell (“C: \Program Files\Ansys (“ Files\ Inc\v81\ANSYS\bin\intel\ Inc\v81\ANSYS\bin\intel\ansys81 - b – p ansysul - i input_file - ooutput_file“)其中 ooutput_file“ ansysul 为ANSYS 产品特征代码, 如ansysul, 产品特征代码, input_file 为用APDL 语言编写的ANSYS 输入 为用APDL 语言编写的ANSYS 文件。output_file 文件。output_file 是输出文件。
一 实例分析
1 启动ANSYS并定义单元的类型 启动ANSYS并定义单元的类型 选择了3D 选择了3D SOLID 164 网格类型 2 定义材料属性 辊径设为刚体 辊身设为线弹性材料 轧件设为双线性硬化材料
3 建立四辊轧机模型
刚柔衔接问题： 在用ANSYS做出模型之后，分析模型是由13 在用ANSYS做出模型之后，分析模型是由13 个部分组成的，我们只计算了四分之一，只考虑 模型的7个部分。其中工作辊是由4 模型的7个部分。其中工作辊是由4，6和5组成的， 4和6为工作辊辊身，5为工作辊辊径，支撑辊是 为工作辊辊身，5 由1，3和2组成的，1和3为支撑辊辊身，2为支 组成的，1 为支撑辊辊身，2 撑辊辊径。
7 初始条件与前后张力的加载 在轧件前端节点建立一个集合以施加 前张力，在轧件后端节点建立一个集合以 施加后张力。 FORWARD参数设为前张力* FORWARD参数设为前张力*轧件横截面 面积/ 面积/横截面网格数 BACKWARD参数设为后张力* BACKWARD参数设为后张力*轧件横截面 面积/ 面积/横截面网格数
板带材轧机中辊系弹性变形的建模与分析
板带材轧机中辊系弹性变形的建模与分析在板带材轧机中，辊系是一个至关重要的组成部分，它负责将板带材经过多次轧制，实现所需的加工效果。
然而，由于工作条件和材料特性的限制，辊系在工作过程中会产生弹性变形，这种变形对轧机的加工效果和产品质量有着重要影响。
因此，对板带材轧机中辊系的弹性变形进行建模与分析具有重要意义。
首先，我们需要了解辊系的结构和工作原理。
辊系通常由多个辊子组成，其中上辊和下辊相互压紧，并通过驱动装置带动带板材料经过辊子进行轧制。
在工作过程中，轧机会对带板施加一定的压力，使其发生塑性变形，但同时也会使辊系受到一定程度的变形应力。
为了对板带材轧机中辊系的弹性变形进行建模和分析，我们可以采用有限元方法。
有限元方法是一种广泛应用于工程领域的数值计算方法，它将复杂结构的物体分割成有限数量的小单元，通过数学方程模拟每个小单元的行为，最终得到整个结构的应力、位移和变形等参数。
在进行有限元建模之前，我们需要收集一些必要的辊系参数，如辊子的尺寸、材料特性以及受力情况等。
这些参数对于建模分析非常重要，可以通过实验或数值模拟得到。
接下来，我们可以使用专业有限元分析软件，如ANSYS或ABAQUS，对辊系进行建模。
首先，我们需要将辊子的实际几何形状转化为计算机能够识别的几何模型，并设置辊子材料的本构关系。
然后，我们将整个辊系结构进行离散化，将其划分为有限数量的小单元，例如三角形或四边形单元。
然后，我们可以设置辊子之间的接触条件和边界条件。
接下来，我们定义辊子上的加载情况，即施加在辊子上的压力和力矩。
最后，我们就可以通过有限元计算，得到辊子的应力、变形和位移等数值结果。
通过对板带材轧机中辊系的弹性变形进行建模与分析，我们可以得到以下几个方面的结果。
首先，我们可以得到辊子的应力分布情况。
辊子在工作中承受着复杂的应力状态，了解各个位置的应力大小和分布情况，可以帮助我们评估辊子的强度和稳定性。
其次，我们可以得到辊子的变形情况。
大圆钢轧制三维塑性变形有限元模拟
－ Ｉ 一
中国 高 技术套 业 新
大 圆 钢 轧 制 三 维 塑 性 变 形 有 限 元 模 拟
◆ 文 ／张 焰
【 要】 摘
白亚 斌
使 用 ＡＮＳ ／ Ｓ ＹＳ Ｌ —ＤＹ ＮＡ 通 用 有 限 元 分 析 软 件 对 大 圆 பைடு நூலகம் 轧 制 过 程 进 行 了模 拟 仿 真 ，得 到 了 采 用 单
１１ 单 圆 弧 成 品 前 椭 圆 孔 型 有 限 元 模 型 建 立 ． 本 次 模 拟 采 用 的 钢 种 为 Ｇ ｒ５， 成 品 规 格 ￣１０ Ｃｌ Ｐ ５ ｍｍ， 热 尺 寸 为 个 孔 型 只 是 孔 型 系 统 的 一 部 分 。 相 关 轧 制 工 艺 设 备 参 数 见 表 １ 。
基于ANSYS的轧辊有限元分析
架、 轨座 、 轧辊 调整 装 置 、 上轧 辊 平 衡 装 置 和 换 辊 装
置等 继 而 轧 机 的寿命 以及 日常维 护就变 得 日益 重要 。而 轧机 主传 动系 统对 于轧 机 的 使 用 和 日常维 护是 重 中之 重 ， 所 以对 轧 机 主传 动 系
ＸＵ Ｙａ ｎ ｂ ｏ
Ｌ Ｉ Ｗｅ ｉ
（ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｑ ｉ ｕ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｑ ｉ ｕ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ４ ７ ６ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ的 轧 辊 有 限 元 分 析
徐 雁 波 李 威
（ 商丘工 学 院 机 械 工程 学 院 ， 河南 商丘 ４ ７ ６ ０ ０ ０ ）
摘 要： 轧辊是 轧机 主 传动 系统 的 重要零 件 ， 也是 易发 生 故 障部 位 之 一 。现 用 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 对 轧 辊进 行 建模 ，
再进 行 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有 限元 分析 ， 并 结合理 论 分析进 行 对 比。 结果表 明 ： 有 限元 分 析 与 实 际 生产 中 出现 的 故 障 一
致 。故 轧辊 的有 限元 分析 为轧 机 的改进 与优 化提 供理 论 参考 。 关键 词 ： 轧辊 ； 有 限元 分析 ； Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 中图分 类号 ： Ｔ Ｇ３ ３ ３ 文献 标识 码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ６ ７ １— ６ ５ ５ ８ （ ２ ０ １ ７） ０ ２— ２ ２— ０ ３
热连轧辊系变形三维建模及有限元分析
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1、绪论1.1 四辊轧机发展情况概论近年来我国轧钢行业得到了飞速发展，钢材年产量突破了2亿吨，已连续多年成为世界钢产量第一大国。
板带材的轧制生产能力逐步提升到了一个较高的水平，各种板带产品也得以广泛的应用于生产和生活中的方方面面。
但是我国目前轧钢生产的技术水平与国际先进水平相比还有相当大的差距，轧制产品的主要技术指标与国际先进水平相比仍有相当大的差距，我国已经入世，国外钢材生产技术强国的行业冲击愈发明显起来，要想在空前激烈的竞争中得以生存、获得发展，我们就必须在轧机精度控制等方面多做工作。
四辊轧机以其较高的生产能力和良好的产品质量广泛应用于板带生产中，近年来随着国民经济的不断发展以及工业生产需求的不断增长，用户对板带产品的平直度等指标要求越来越高，这就对板带轧制中辊缝的控制精度提出了更高的要求。
对四辊轧机辊系变形进行分析，是关乎板带材质量的决定性因素。
如何提高轧机辊系变形分析的水平，对各个工厂来说是要亟待解决的，传统的分析方法，繁杂且精度不高。
本课题采用基于ANSYS软件的有限元分析法对四辊轧机辊系变形进行研究，是近年来一种正在被逐步广泛应用的方法。
1.2 辊系变形计算的常用理论与计算方法1.2.1轧辊变形模型的分类关于板形的轧辊变形模型的研究发展可追溯到1958年，那时萨克斯尔(Saxl)第一次对四辊轧机做了全面深入的研究。
此后由于引进了数学模型，这一领域得到了更进一步的拓展。
这些模型的分类如下：(1) 二辊轧机的简支梁模型；(2) 四辊轧机的简支梁模型；(3) 分割梁模型；(4) 有限元分析模型。
1.2.2 二辊轧机的简支梁模型在二辊轧机简支梁模型中，将工作辊视为线弹性应力梁。
在推导梁的挠曲公式时，我们做了以下假定：(1)梁的材质均匀，在拉伸与压缩时的弹性模量相同；(2)梁的横断面相同;(3)梁至少关于一个轴向平面对称；(4)所有的加载和反作用力都与梁的轴线垂直；(5)对于具有紧凑断面的金属梁，其宽高比等于或大于8。
厚板轧制变形过程的有限元分析
钢铁研究总院冶金工艺所学术会议
有限元法的特点 1.可适应各种工程结构的复杂几何形状 2.可分析包括各种特殊结构的复杂结构体，包括内部有 间断的复杂问题 3.可适应不连续的边界条件和载荷条件 4.方程组的系数矩阵为稀疏矩阵，计算工作量小，稳定
钢铁研究总院冶金工艺所学术会议
有限元法的应用领域 有限元法已从弹性力学扩展到弹塑性力 学、岩土力学、地质力学、流体力学、传热 学、海洋工程、大气污染、机械工程等学科 和领域。 目前广泛的应用于航空、造船、机械、 建筑、水利、铁道、桥梁、石油、化工、冶 金、采矿、汽车等很多工程领域。
钢铁研究总院冶金工艺所学术会议 厚板轧制有限元计算模型
轧辊和轧件均采用solid164六面体八节点的实体单元，进行均匀的 网格划分, 其中轧件共划分9000个单元, 轧辊共划分6400个单元。
钢铁研究总院冶金工艺所学术会议
轧辊和轧件的具体计算参数
钢铁研究总院冶金工艺所学术会议
整个模拟过程轧辊匀速转动, 轧件以接近于 轧辊圆周线速度的初始速度向辊缝运动, 进入辊缝 后靠轧辊与轧件间的摩擦进行轧制过程, 直至到达 抛钢阶段完成整个轧制过程。 整个轧制过程的模拟共存储了102步的计算结果。 经过LS-PREPOST后处理分析, 可知从第20步轧件 开始进入辊缝，到第27步完成咬入非稳定变形阶 段，28步至76步为稳定轧制阶段, 78步至84步为抛 钢阶段，直至最后钢板被抛出，完成整个计算过 程。
钢铁研究总院冶金工艺所学术会议 有限元方法的基本思想
属于数值方法，求解多种微分方程 将整体分成许多小单元，各单元通过节点联系， 对各个单元通过差值函数近似的用节点未知量表 示单元内部的物理量，在单元内部满足该问题的 控制方程。再将单元组装成为整体，使它们满足 整体的边界条件和连续条件，得到一组有关节点 未知量的联立方程。
ANSYS结构有限元分析流程
ANSYS结构有限元分析流程下面将介绍ANSYS结构有限元分析的流程，包括前处理、求解和后处理三个主要步骤。
1. 前处理（Preprocessing）:首先，需要将结构的几何形状导入到ANSYS中，并对其进行几何建模和网格划分。
几何建模可以使用ANSYS自带的几何建模工具，也可以导入CAD套件的几何模型。
然后，对结构进行网格划分，将其划分为有限元网格。
ANSYS提供了多种不同类型的有限元单元，可以根据具体情况选择合适的单元类型，并进行适当的划分。
在划分网格之后，还需要定义边界条件和加载条件。
边界条件包括约束和支撑条件，用于限制结构的自由度。
加载条件包括施加在结构上的载荷和其它外部作用，如压力、温度等。
这些边界条件和加载条件可以通过ANSYS界面设置或者通过命令的方式输入。
2. 求解（Solving）:在设置好边界条件和加载条件之后，可以进行求解。
ANSYS使用有限元法将结构离散成许多小的有限元素，并通过求解线性或非线性方程组来预测结构的响应。
求解过程中需要选择求解方法、步长等参数，并可以通过迭代求解来稳定计算过程。
在求解过程中，可以观察结构的应力、应变、变形、位移等结果，并进行后处理分析。
ANSYS提供的针对不同目的的分析工具，如静力学分析、动力学分析、热力学分析等，可以根据需要选择相应的分析类型。
3. 后处理（Postprocessing）:求解完成后，可以对计算结果进行后处理和分析。
ANSYS提供了多种后处理工具，用于可视化计算结果、绘制结构的应力、应变、变形等图形，并进行数据分析等。
可以根据需要导出计算结果，用于生成工程报告、论文等。
此外，在分析过程中还可以根据需要进行参数化分析、优化设计等。
参数化分析可以通过改变结构的几何形状、材料性质等参数，来研究这些参数对结构响应的影响。
优化设计可以根据指定的优化目标和约束条件，通过反复分析和优化，得到满足要求的最优结构。
总的来说，ANSYS结构有限元分析流程包括前处理、求解和后处理三个主要步骤。
基于ANSYS有限元法型钢轧机机架分析
基于ANSYS有限元法型钢轧机机架分析吴旭春1,李佑河1,黄贞益2,范金城1,李长宏2，陈敏侠2，陈达宏2摘要：本文利用ANSYS有限元法对南钢中型厂Φ850轧机机架的变形及分布进行分析，结果表明，最大应力出现在压下螺母孔圆角处，并得到轧机的力学性能理论结果，为现场工艺的制定和设备的维护和使用提供了理论依据。
关键词：ANSYS有限元法，轧机机架，力学性能Anslysis of the Type Steel Mill Stand Based onANSYS Finite Element MethodWu Xu-chun1 , Li You-he1 , Huang Zhen-yi2 ,Fan Jin-cheng1 ,Li Chang-hong2,Chen Min-xia2（1. Mid-Type Steel plant of Nanjing Iron and Steel Co.Ltd，Jiangsu Nanjing 210035，China；2.Anhui University of Technology School of Materials Science and Engineering，AnHui Maanshan 243002；）Abstract：ANSYS finite element method are used in this paper to analyze the stand of Φ850 type Steel plant of Nanjing Iron and Steel Co.Ltd，The maximum stress appears at the rounding of the depress nut.also repaired the results from the finite element simulation with the measured value ,which can give the mechanical properties of theoretical results of the mill stand，all of that would supply the theoretical basis for process development and equipment maintenance and useness on-site。
轧钢机机架有限元分析及优化设计
图 1 R 某粗轧机三维模型（a ）机架三维模型 （b ）机架网格模型图 2 机架模型文章编号：1001-3997（2009）11-0061-02轧钢机机架有限元分析及优化设计王春成 1 杨景锋 1 王丽君 1 邓定军 2 谭友奇 2（1 上海重型机器厂有限公司，上海 200245）（2 湖南省电力公司永州电业局，永州 425000）Finite element analysis and optimization of rolling millWANG Chun -cheng 1，YANG Jing -Feng 1，WANG Li -jun 1，DENG Ding -jun 2，TAN You -qi 2（1 Shangha i Heavy Machinery Plant CO .，LTD ，Shangha i 200245，Chin a ）（2 Yongzhou Electric Power Bureau of Hunan Electric Power Company ，Yongzhou 425000，Chin a ） 【摘 要】根据某 1700 粗轧机结构设计方案，使用有限元分析软件 COSMOSWorks ，建立了结构分析模型。
通过对模型的计算分析，得出了该机架承受最大轧制力时最大应力所在位置和应力分布规律。
根 据分析结果，对其进行优化设计。
最后对其进行强度和刚度校核，验证其满足使用要求。
关键词：机架；COSMOSWorks ；有限元分析；优化设计【Abstrac t 】Based on the structura l design scheme for a type of 1700 Rolling mill housing ，the struc － tural analysis model is established by means of the FEM software COSMOSWorks. Through analytica l cal － culation for mechanics model ，the large stress location and stress distributing disciplinarian is found. Ac － cording to the results of the analysis ，optima l design is done for it.At last ，through checking strength and stiffness ，it is proved that the mill meets the application requirement s .Key words ：Mill ；COSMOSWorks ；Finite analysis ；Optima l design 中图分类号：TH12，TF302 1 引言文献标识码：A宽度、立柱断面形状和立柱断面积等。
TCM三辊连轧管机轧制过程的有限元模拟
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
ANSYS有限元分析
或Windows NT环境下的PC机、工作站等各种工作站，直至巨型计算
2.4.2 ANSYS有限元软件的特点
A.多物理场解析
ANSYS可以用来分析多种类型的问题，包括结构、热、电磁场、电场、静电、流体、CFD和藕合场分析。每种分析类型又包括几种特定的分析类型，如:结构分析可分为静力和动力分析;热分析中可进行稳态和瞬态分析等。
C.耦合场的分析
当考虑到受热、结构、流体、电、电磁场等多物理场的影响时，可通过藕合场单元直接实现或通过序贯场分析间接实现。直接祸合法在单个分析中采用耦合场单元，这些单元在节点上有多个自由度〔跨几个场)，允许在所涉及到的分析学科间交叉耦合;间接耦合场分析法包括两种分析，每种分析属于不同的场，场间耦合是把第一个分析的结果作为载荷施加到第二个分析。
目前，学者们在对轧制过程进行模拟分析时，较多采用针对某一特定的工况和问题建立数学模型，开发计算程序的方法。所开发的软件结构比较简单，程序规模较小，针对性较强，是对具体问题的具体分析，因而其通用性较差。随着有限元分析理论的发展和数值分析技术及计算机技术的进步，六十年代末、七十年代初出现的大型通用有限元分析程序以其功能强大、用户使用方便、计算结果可靠、效率高而逐渐成为工程技术人员和科研人员强有力的分析工具。通用程序的使用避免了软件开发低水平的重复。
2.4 ANSYS有限元分析软件简介
最近几年，随着计算科学的快速发展和有限元技术应用的日益成熟，CAE技术模拟分析金属在塑性变形过程中的流动规律在现实生产中得到愈来愈广泛的应用，降低了生产成本，提高企业的市场竞争能力，而且有利于将有限元分析法和传统的试验方法结合起来，从而推动模具现代制造业的快速发展。
基于ANSYS复合板材冷轧有限元分析
基于ANSYSLS-DYNA的INVAR钢型板成型有限元分析
基于ANSYSLS-DYNA的INVAR钢型板成型有限元分析【摘要】基于ANSYSLS-DYNA的INVAR钢型板成型有限元分析对板材的回弹规律进行研究，以用于预测和补偿板材回弹，这对多点成型压力机成形精度的提高，加工效率的提升甚至对于空间曲面的双曲度变形理论的研究都有着重大意义。
【关键词】ANSYSLS-DYNA INVAR钢有限元分析0引言碳纤维复合材料零件具有优异的结构性能，可极大的改善飞机的各项性能指标，随着国内新型飞机研制不断推进，复合材料在飞机中的用量比例呈跨越式增加，成为航空四大结构材料之一【1】。
在复合材料成型工装制造过程中，工装型板的成型极大的影响了工装制造精度及周期为了提高工作效率及成型精度，一般采用多点成型压力机多型板进行精准成型，在成型之前需要对型板成型进行有限元分析，以确定最佳成型策略。
目前国内外比较常用的方法是采用有限元方法（FEM，Finite Element Method）对研究对象进行单元细分，并进行求解。
1基于ANSYS/LS-DYNA的板材回弹仿真1.1模型建立和单元类型三维数控曲面弯板机的下模，按照调形文件中下压头的高度值进行调形后，即可构成一个比较光顺的下模。
考虑成形过程中与板材接触的部分仅为上下压头，且上下压头可以认为是阵列的非对压方形压头，并且其实际压头尺寸在长、宽方向是相等的，且上下压头是可以绕着半球的球心旋转，所以可将上下模具抽象成一个能够绕着体心旋转立方体模具。
根据上下压头与板材接触时的运动和受力特性，将该设备对板材冲压的过程抽象成模型。
在显式到隐式的顺序解决方案中，必须首先运行ANSYS/LS-DYNA程序来模拟金属成形过程。
在金属成形分析中，变形的金属板材必须由SHELL163和/或SOLID164单元类型组成。
然后，这些单元的变形形状，应力和厚度会转移到相应的隐式ANSYS单元（SHELL181和SOLID185）中。
并且在板材上指定了有效的边界条件或者约束，就可以对板材内的弹性回弹进行隐式模拟。
利用有限元分析轧机变形辅助轧机加工
利用有限元分析轧机变形辅助轧机加工特别是在大的变形弹塑性有限元基本理论基础上，采用有限元数值模拟的方法，应用UGNX6.0通用有限元分析软件，建立了轧机机架的弹塑性有限元分析模型，揭示了吊点对轧机的应力、以及应变场的分布规律。
找到轧机变形最小，且在弹性变形内的分布情况，找到最合理的吊运方式。
标签：塑性变形；弹性变形；模拟分析、有限元数值仿真1 轧机的垂直装配对结构的变形影响軋机的正常装配过程中，为立装状态。
由于受力的原因，轧机窗口都会有一个不同程度的回收，而且这个回收的数值还都不一样。
分析造成该原因，主要还是轧机的结构单薄，重量过大，支撑面又过于分开导致。
所以，立装时轧机窗口都有一个回收的过程，由于轧机结构的不同也有很大的差别。
越是单薄的机架，回收的现象越是严重。
底板越是靠近于轧机窗口的中间位置，其变形也同样越是严重。
分析变形的原因，其根本为受重力导致变形的影响，但是变形量的多少一直很困扰我们。
我们利用有限元来分析，到底对该变形对轧机的影响有多大。
我们是在dell690工程工作站上，利用美国UGS公司的大型工程分析软件UGNX6.0进行的有限元分析。
首先我们建立实体模型图，根据实际受力的情况，将轧机的接触单元分别进行模拟受力分析。
选取的材质为接近轧机实际材质性能。
如图1所示为机架的有限元模型图，图中浅色的部分为单元，深色的部分为载荷，其余的部分为约束。
为了使分析更接近实际，将基座放到分析模型中，在机架与基座间建立接触，如图1所示接触的非线性接触有限元分析。
我们对轧机的对称面施加对称约束，基座底部施加刚度约束的同时施加自重载荷。
就得到了，图2为机架垂直方向的变形图，最大变形量为0.0529mm，总变形量为0.0508-0.0356=0.0152mm。
如图3所示为机架水平方向的变形图，最大变形量为0.062mm，总变形量为0.062×2=0.124mm，为立柱内收变形。
机架窗口的变形为：垂直方向变形为0.0152mm；水平方向变形为0.124mm 的立柱内收变形。
轧制变形的ansys有限元分析的处理
1 美国 IMAG公司. ANSYS 5. 1 技术报告 ,1995 , (2) 2 邵万鹏 、李波. ANSYS 与材料科学. 金属材料 :1996
(收稿日期 :1998 —03 —22)
(上接第 15 页)
7 结 论
(1) 较系统地分析了轧钢剪切特点及进行剪 切规程设计方法的优缺点 ,成功地把工程概率优 化设计方法引入剪切规程设计中 。
图 4 轴承座对称加载约束 1 1/ 4 轴承座模型 2 1/ 4 轴承座对称位移约束
塑性加工问题中对重轨加载后的稳度要求很 高 ,重轨模型由二维问题模拟处理后 ,其静态失稳 情况与实际近似 。为更清晰地分辨实际中变形失 稳分布情况 ,在二维模型基础上 ,采用 SOLID45 八 节点体单元进行处理 ,受压表面节点载荷成三个 阶段处理 ,对受压重轨上表面模拟真实载荷状态
钢材 铸钢
表 1 钢材材质特性常数
弹性 模量
泊松 比
GPa
密度 g·cm - 3
摩 擦 系 数
稳 态
动 态
202 0. 3 7. 8 无润滑 有润滑 无润滑 有润滑
碳钢 合金钢 206 0. 3
7. 8 7. 9
0. 15
0. 1 0. 12
0. 15
0. 05 0. 1
4 单元网格划分 一些形状较简单的模型采用四节点平面四边
分析结果还存在误差问题 。如果参数变动的
分析结果具有一种收敛的趋势 ,我们认为分析结 果可信 ,同时需要实际的现象或实测的数据支持 分析结果 ,以减小或补偿误差 。
7 结 论
通过 ANSYS 有限元软件分析轧制变形问题 , 我们更加认识到 ANSYS 的灵活方便与模拟可信 性 ,它能够直观地解析各种轧制变形状态 ,为数据 结果信息提供了多种输出方式 ,成为解析轧制变 形问题的一种好的有限元工具 。
基于ANSYS_LS_DYNA的花键冷滚轧成形数值模拟
基于ANSYS/LS-DYNA 的花键冷滚轧成形数值模拟全建辉 崔凤奎 杨建玺 徐红玉 薛玉君河南科技大学,洛阳,471003摘要:利用显式中心差分算法,借助有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA ,通过数值模拟,实现了花键冷滚轧成形过程的可视化。
根据数值模拟的结果,讨论了齿形误差及其成因;揭示了滚轧过程中金属流动规律和应力变化情况;分析了冷滚轧前轴坯直径与成形后花键最大外径的关系,提出了轴坯直径的修改建议。
研究结果为花键改进设计提供了定量依据,同时也为深入研究花键冷滚轧成形机理奠定了基础。
关键词:数值模拟;AN SYS/LS-DYN A;冷滚轧;金属流动规律中图分类号:T G335.12 文章编号:1004 132X(2008)04 0419 04Numerical Simulation of Involute Spline Shaft s C old -rolling Forming Based on ANSYS/LS -DY NAQuan Jianhui Cui Fengkui Yang Jianxi Xu H ong yu Xue Yujun H enan University of Science &Technolog y,Luoy ang,H enan,471003Abstract :By using ex plicit central difference algo rithm and finite element softw are ANSYS/LS-DYNA,the num erical sim ulation of involute spline shaft s co ld-ro lling forming w as realized.Ac cording to the calculated result,the metal flow ing law,von Mises stress and the form ed outer diam eter of inv olute spline w ere forecasted;also the er rors betw een the sim ulation result and the object denti form o f invo lute spline w ere analyzed.All these w ill pro vide quantitative basis for improving design and promo te the study o f invo lute spline shaft s cold-ro lling forming mechanism.Key words :num er ical sim ulation;AN SYS/LS-DYNA ;cold-ro lling ;m etal flow ing law收稿日期:2006 11 13基金项目:国家自然科学基金资助项目(50475039);河南省教育厅科技攻关项目(200610464002);河南省自然科学基金资助项目(994041800)0 引言冷滚轧花键是利用金属材料在常温下具有一定塑性的特点,通过具有一定齿形的滚轧轮对工件进行连续击打,使工件产生塑性变形而形成齿形的一种花键形式。
有限元分析及应用报告-利用ANSYS软件分析钢制涵洞受力
有限元分析及应用报告题目：利用ANSYS软件分析钢制涵洞受力姓名：XXX学号：XXX班级：机械XXX学院:机械学院指导老师：XXX二零一五年一月一． 问题概述图示为钢涵洞，确定最大应力、最大位移及位置。
E=210Gpa ，μ=0.33.5M 1.5M3M3M2M5.M70N/M1.5M假如涵洞宽为1M ，按空间问题进行计算，并和上述结果进行比较。
同时，考虑若桥墩高由2M 增加到3.5M ，涵洞半径增加为无穷（即圆弧为直线）。
计算最大应力，指出合理的桥洞形状曲线。
二．问题分析由题目可知，在简化的涵洞模型中，首先假设涵洞无限宽，将问题看作为平面应变问题进行分析。
在得出假设为平面应变问题的结果后，再将该问题看作实体模型进行有限元分析，比较两者的差异。
同时通过改变涵洞的形状分析不同形状对涵洞应力的影响，找出合适的涵洞曲线。
由于该涵洞的受力和几何形状都是对称的，所以可以只取一半进行分析。
三．有限元建模1．设置计算类型由问题分析可知本问题属于平面静应力问题，所以选择preferences为structure。
2．单元类型选定选取平面四节点常应变单元plane42和实体单元solid92来分别计算分析涵洞截面和实体的位移和应力。
在假设的平面应变问题中，在设置element type的K3时将其设置为plane strain。
3．材料参数隧道的材料为钢，则其材料参数：弹性模量E=2.1e11，泊松比σ=0.34．几何建模1）按照平面应变问题建模按照题目所给尺寸利用ansys的modeling依次建立keypoint：1(0,3.5),2(3,2),3(3.5,0),4(4.5,0),5(4.5,5)，6(0,5)，7（4.5,2）,8（4.5,3.5），create LINES依次连接keypoint （2点、3点）、（3点、4点）、（4点，7点）、（7点，8点）、（8点，5点）、（5点，6点）、（2点，7点）、（1点，8点）即可创建所有直线，使用create article创建过1点和2点的圆弧。
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January 1999
钢 铁 研 究
Research on Iron & Steel
第 1 期 (总第 106 期)
No. 1
王丽娟 孙雪坤 (东北大学)
摘 要 讨论了 ANSYS 有限元软件在处理金属轧制变形中遇到的建模 、材质 、有限 单元剖分 、加载和结果数据处理等方面的问题 ,通过运用前处理 、求解 、后处理中的多种 方法 ,解决了出现的特殊情况 ,并针对各方面问题提出了一些建议 。
联系人 :王丽娟 ,工程师 ,沈阳市 (110006) 东北大学材料与冶金工程学院
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图 1 轧制过程平面模型的立体模型
图 2 轧辊网格模型的处理
3 材质参数
轧制中多材质实体问题 ,先分别生成各个特 质部位 ,应用 Overlap , Glue 等复合工具使他们生 成一 个 实 体 。对 于 各 向 异 性 材 质 , 提 供 了 Or2 thotropic 选项界面 ,为分析屈曲及稳定问题提供了 方便条件 。
由点 、线 、面到体的多种单元划分方法 ,可以 根据需要有选择地进行剖分 。在没有专门设定情 况下 ,采用 Default Size 缺省尺寸 ,适宜模型无特定 剖分的单元生成 。单元划分时常常会遇到一些特 殊情况 ,例如 ,尖锐形状的实体部位生成单元时 , 会出现单元过渡困难的情况 ,ANSYS 很完善地处 理了单元形状的不协调状态 。实际中已经预先知 道实体应力集中的部位 ,在单元网格划分时 ,对该 部位加以细分 ,见图 3 ,轧机机架底座应力集中 , 对其局域细化 。
应用微机中的图表和曲线处理软件 ,生成图 、 文 、表 、曲线并存的多型式数据信息 ,更直观地分 析问题 。例如在进行重轨失稳分析中给出了应力 应变数据 ,而工程需要了解重轨的速度场分布 、表 面轧制力情况 ,采用 C 语言编译程序过滤数据文 件 ,根据变形问题的理论与数学公式 ,得到需要的 数据信息 ,形成能够反映速度场变化的曲线 ,显示 三维应变波动情况和表面轧制力情况 。
及约束条件 ,处理后的结果反映了失稳情况 。图 5 为模拟轨梁轧制 ,分 3 次加载处理 ,模拟轧制时 受力状态 。
6 处理数据
工程轧制要求的多样性 ,使分析的数据不都
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图 5 轨梁道次轧制加载图
是需要的最终数据 ,必须先使数据生成文件 ,转入 工作站 UNIX 系统环境下 ,经编译过滤处理 ,才得 到需要的数据结果 。C 语言是一种适宜 ANSYS 数据再处理的高级编译语言 ,它的可移植性满足 再处理数据的要求 。
1 前 言
ANSYS 是大型通用有限元分析软件 ,极强的 分析功能几乎覆盖了所有工程问题 。我们在 HP 工作站上装载了 ANSYS 5. 1 有限元处理软件 ,进 行金属轧制技术问题的分析 。通过逐步解决模型 多样性 、材质特殊性 、选择有限元类型及剖分单 元 、载荷处理多样性 、再处理结果数据等有限元分 析中遇到的问题 , 感到 ANSYS 软件的灵活与方 便 ,为解决具有初始条件复杂 、变形情况复杂 、数 据需求多样化等特点的轧制问题提供了有效处理 途径 。
2 理想模型
实体模型是对实体的简化处理 ,是一种理想 模型 。由于各种金属轧制问题要求模型符合实际 情况和特殊要求 ,前处理提供了建立点 、线 、面 、体
的一整套模型生成和修整工具 。为了方便地生成 具有对称性 、独立性 、任意型等特点的模型 ,操作 工具如 Reflect ,Divide ,Arbitrary ,Overlap 等选项多 角度处理对称 、分割 、任意成型 、覆盖等建模操作 , 若模型实体发现改动的情况 ,提供 Move/ Modify 等 位置移动处理工具 。
在金属轧制问题中 ,钢铁材料随 C、Fe 、Cr 、Mn 等元素含量的不同 ,材质的特性不同 ,生产板 、带 、 管 、型材等多种钢铁制品的性能要求不近相同 ,因 而 ,钢铁材料材质设定对于解决问题非常重要。 表 1 给出了钢铁材质一些特性的通用范围值 ,当 处理特定问题时仍需要钢材性能的实际数据 。
(2) 通过模拟分析知 ,用确定型优化方法进行 剪切规程设计 ,只能满足实际情况的 50 % ,且随 着概率值的增加 ,成材率与之呈近似椭圆曲线的 关系递减 ;当成材率最高时 ,概率约为 50 %。
(3) 通过与生产实际对比 ,我们认为工程概率
优化设计方法应用于剪切规程设计中是可行的 、 有效的 、经济的 。
钢材 铸钢
表 1 钢材材质特性常数
弹性 模量
泊松 比
GPa
密度 g·cm - 3
摩 擦 系 数
稳 态
动 态
202 0. 3 7. 8 无润滑 有润滑 无润滑 有润滑
碳钢 合金钢 206 0. 3
7. 8 7. 9
0. 15
0. 1 0. 12
0. 15
0. 05 0. 1
4 单元网格划分 一些形状较简单的模型采用四节点平面四边
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图 3 机架网格局部细化 1 整体机架变形 2 机架对称部分变形 3 机架底座局部网格
5 加载条件
求解算法处理和加载需要满足多种分析的要 求 ,可采用大变形 、加工硬化 、Newton 优化法 、非线
性处理等多种算法 ,加载提供了位移 、力 、变形 、温 度等约束工具 ,真实地描述加载状态 。如图 4 所 示 ,轴承座受力分析中 ,在 1/ 4 模型的三个对称面 加以对称位移约束 ,与整体分析的影响是一致的 。
(4) 工程概率优化设计方法可推广于 U 型 钢 、角钢 、工字钢等品种的剪切规程设计 。同时 , 也可以应用于轧钢系统其它阶段的设计中 。
参考文献
1 A. H. Sang 等. 工程规划与设计中的概率概念. 北京 :冶金工业 出版社 ,1985
(收稿日期 :1998 —06 —22)
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参考文献
1 美国 IMAG公司. ANSYS 5. 1 技术报告 ,1995 , (2) 2 邵万鹏 、李波. ANSYS 与材料科学. 金属材料 :1996
(收稿日期 :1998 —03 —22)
(上接第 15 页)
7 结 论
(1) 较系统地分析了轧钢剪切特点及进行剪 切规程设计方法的优缺点 ,成功地把工程概率优 化设计方法引入剪切规程设计中 。
解决问题时 ,我们遵循由简单到复杂的原则 进行分析 。对于实体而言 ,首先简化成二维问题 , 得到平面有限元处理结果 ,对问题有一个初步认 识 ;再扩展生成三维实体 ,得到三维实体状态的有 限元分析结果 ,轧制过程的平面模型和立体模型 见图 1 。
理想模型简化了实体形状 。在轧辊受力分析 中 ,不影响处理结果的插槽 、轴肩和定位孔等细节 的简化 ,模型具有对称结构 ,可分析对称局部 ,如 图 2 所示 ,左为轧辊实体图 ,右为用于仿真分析的 1/ 4 平辊网格图 。
图 4 轴承座对称加载约束 1 1/ 4 轴承座模型 2 1/ 4 轴承座对称位移约束
塑性加工问题中对重轨加载后的稳度要求很 高 ,重轨模型由二维问题模拟处理后 ,其静态失稳 情况与实际近似 。为更清晰地分辨实际中变形失 稳分布情况 ,在二维模型基础上 ,采用 SOLID45 八 节点体单元进行处理 ,受压表面节点载荷成三个 阶段处理 ,对受压重轨上表面模拟真实载荷状态
及八节点为立体元系列 ,复杂形状可采用多节点 平面三角形与四边形混合单元及立体锥 、棱柱与 六面体混合单元 ,针对特殊要求 ,有限元形状选择 可以做到灵活处理 。
塑性加工使用弹性有限元 、弹塑性有限元 、粘 塑性有限元等 ,根据变形状态有大变形处理 、加工 硬化处理等 。弹性材质变形后可恢复 ;弹塑性有 限元用于解决材质由弹性变形过渡到塑性变形后 应力应变发生显著变化的情况 ,其中单元划分影 响处理结果 ,对正确分析变形过程影响很大 ;粘塑 性有限元考虑了材质特性和本构关系 ,求解变形 过程应力应变分布情况 。
关键词 ANSYS 有限元 轧制变形 数据处理
PROCESSING OF FINITE EL EMENT ANALYSIS ANSYS IN ROLL ING DEFORMATION Wang Lijuan Shun XueKun
(Northeast University) Synopsis Problems encountered in processing the metal rolling deformation by finite element software ANSYS are discussed in the paper including model building ,material properties ,finite ele2 ment analysis , loading and resultant data processing. A few unusual problems encountered were solved by various methods in the protreatment ,solution and post treatment ,and certain proposals ad2 vanced in light of the problems. Keywords finite element ANSYS rolling deformation data processing
分析结果还存在误差问题 。如果参数变动的
分析结果具有一种收敛的趋势 ,我们认为分析结 果可信 ,同时需要实际的现象或实测的数据支持 分析结果 ,以减小或补偿误差 。
7 结 论
通过 ANSYS 有限元软件分析轧制变形问题 , 我们更加认识到 ANSYS 的灵活方便与模拟可信 性 ,它能够直观地解析各种轧制变形状态 ,为数据 结果信息提供了多种输出方式 ,成为解析轧制变 形问题的一种好的有限元工具 。