熱軋中型H型鋼開(kāi)坯過(guò)程有限元仿真研究.pdf

1、近年來(lái)，H型鋼由于其優(yōu)良的力學(xué)特性受到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，因此對(duì)其軋制過(guò)程的分析與改進(jìn)成為了科學(xué)研究的熱點(diǎn)。本課題以熱軋中型H型鋼的開(kāi)坯過(guò)程作為研究對(duì)象，通過(guò)建立熱力耦合的三維有限元模型對(duì)其軋制過(guò)程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，使用網(wǎng)格重構(gòu)技術(shù)保證多道次計(jì)算精度，把有限元計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，最終驗(yàn)證了有限元模型的準(zhǔn)確性。 為了獲取H型鋼材料Q235B的高溫力學(xué)性能，使用Gleeblel500熱模擬試驗(yàn)機(jī)對(duì)軋件材料進(jìn)行高溫壓縮熱力

2、學(xué)試驗(yàn)。根據(jù)軋制過(guò)程中軋件的溫度，設(shè)定試驗(yàn)的溫度范圍是800℃-1200℃。通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果描繪出在不同應(yīng)變速率條件下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線，并通過(guò)數(shù)學(xué)公式擬合得到試驗(yàn)材料的本構(gòu)模型。 建立熱軋中型H型鋼開(kāi)坯過(guò)程的三維有限元熱力耦合模型，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件，設(shè)定環(huán)境參數(shù)、初始條件和邊界條件等。為了避免網(wǎng)格變形過(guò)大而影響計(jì)算精度，在數(shù)值計(jì)算過(guò)程中使用網(wǎng)格重構(gòu)的方法。這種方法從舊網(wǎng)格中重映等效塑性應(yīng)變和節(jié)點(diǎn)溫度兩個(gè)物理量，遵循重映物理量守恒原

3、則，保證了數(shù)值模擬開(kāi)坯軋制過(guò)程的完整性和準(zhǔn)確性。 使用有限元方法得到各個(gè)道次軋件的應(yīng)力場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布情況。把數(shù)值計(jì)算得到的軋件溫度和軋制過(guò)程中軋機(jī)的軋制力與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證了有限元模型的準(zhǔn)確性。通過(guò)有限元仿真結(jié)果，對(duì)軋件內(nèi)部金屬質(zhì)點(diǎn)的縱向流動(dòng)進(jìn)行研究，形象地觀察軋件在軋制過(guò)程中的前滑和后滑現(xiàn)象，計(jì)算軋件在軋制過(guò)程中的前滑值，并對(duì)軋件進(jìn)行寬展分析。 通過(guò)使用有限元方法可以得到軋制過(guò)程的熱力學(xué)數(shù)據(jù)和軋件變形情況，這