高质量合金钢轧制有限元模拟及优化

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本书以大规格热作模具钢棒材为典型实例，重点突出高质量合金钢轧制过程涉及的孔型设计方法以及相关变形制度、温度制度、速度制度和张力制度等重要工艺控制量及其影响因素的科学模拟方法，特别针对高质量合金钢轧制模拟要求的模拟数据库（包括材料模型和材料数据等）以及各类重要边界条件的确定方法等进行详细而深入的阐述，建立不同条件下合金钢轧制三维热力耦合弹塑性有限元模型并给出模拟结果的特别分析方法，重点突出根据模拟结果实现工艺控制方案优化的科学方法，为高质量合金钢轧制提供最优工艺控制技术。

 

内容简介

本书针对高质量合金钢轧制过程涉及的孔型设计特点及相关变形制度、温度制度、速度制度和张力制度等重要工艺控制参数及其影响因素的变化提出科学的模拟方法，特别针对高质量合金钢轧制模拟涉及的材料模型和各类重要边界量的控制方法等进行详细而深入的分析，建立了不同条件下合金钢轧制三维热力耦合弹塑性有限元模型并给出模拟结果的特别分析方法，在此基础上得出具体的工艺优化方案，为高质量合金钢轧制的优化控制建立了重要的技术基础。

 

目录

1 概述

1.1 轧制过程数值模拟的意义

1.2 轧制过程数学模型分类

1.3 轧制过程模拟仿真的级别

1.4 轧制过程的主要求解方法

1.5 轧制过程有限元模拟的类型

1.6 影响有限元模拟精度的若干因素

1.7 材料参数及边界条件的确定方法

1.8 轧制过程有限元模拟仿真的应用现状

1.9 轧制过程有限元模拟仿真的发展趋势

 

2 弹塑性大变形有限元模拟的基本原理

2.1 轧制过程的非线性

2.2 材料非线性

2.3 几何非线性

2.4 接触非线性

 

3 合金钢热物性参数及热变形抗力实验研究

3.1 实验用钢的化学成分

3.2 H11钢热物性参数的测定

3.3 H11芯棒钢热变形抗力实验研究

3.4 实验结果及分析

3.5 本章小结

 

4 合金钢连轧孔型设计与轧辊强度分析方法

4.1 连轧合金钢工艺和设备条件

4.2 大规格合金钢孔型设计的特点

4.3 连轧大规格合金钢孔型方案的制定

4.4 计算模型及参数的确定

4.5 轧辊应力和轧辊强度计算方法

4.6 本章小结

 

5 大规格合金钢热连轧过程三维有限元模拟仿真

5.1 模拟仿真研究方案制定

5.2 建立合金钢模拟仿真数据库

5.3 200mm芯棒钢四道次连轧

5.4 200mm芯棒钢三道次连轧

5.5 200mm芯棒钢两道次连轧

5.6 210mm芯棒钢两道次连轧

5.7 220mm芯棒钢两道次连轧

5.8 230mm芯棒钢两道次连轧

5.9 240mm芯棒钢两道次连轧

5.10 250mm芯棒钢两道次连轧

5.11 本章小结

 

6 大规格合金钢热连轧有限元模拟及工艺控制参数优化

6.1 延伸系数变化对合金钢连轧过程的影响

6.2 开轧温度对连轧过程的影响

6.3 张力因素对连轧过程的影响

6.4 轧辊直径变化对连轧过程的影响

6.5 本章小结

 

7 合金钢轧制力及轧件变形模拟结果与现场实测值比较

7.1 初轧轧制力及轧件变形的比较

7.2 连轧芯棒钢轧件尺寸比较

7.3 本章小结

 

8 大规格合金钢棒材在冷床上工艺稳定性的模拟分析

8.1 冷床结构及运动过程

8.2 大圆钢在冷床上运动参数的计算

8.3 大圆钢在U形、V形槽中稳定性分析及最大直径计算

8.4 大圆钢运动过程的三维模拟

8.5 本章小结

 

附录1 200mm芯棒钢精轧孔型设计结果

附录2 应用Marc建立材料数据库的方法