立轧塑性变形的力学分析及边缘裂纹研究

钢坯边缘开裂是轧制工艺中的一个重要难题。建立了一种在立轧阶段对钢坯边缘裂纹扩展与闭合进行判断的能量分析模型,根据所提出的Γ-三次曲线函数狗骨模型,推导了对应的塑性流动速度场、应变速率场以及包含裂纹尺寸参数的总功率泛函表达式。基于功率最小化原理,数值求解了狗骨变形参数和轧制力,实现了对临界开裂点的计算。结合具体算例对所建立的计算方法进行了验证,并进一步研究了裂纹尺寸对立轧工艺参数和钢坯力学性能的影响。结果表明,开裂与钢坯边缘的变形程度有关,在压下量大小一定的前提下,增大立辊半径可以起到抑制边缘开裂、提高裂纹闭合率的作用。

立轧非稳态过程的3维刚塑性有限元分析

采用全３ 维刚塑性有限元法对热带粗轧机组平辊立轧非稳态过程进行了分析和比较，所得到的轧件形状、轧制力及轧制力矩与文献的实验结果吻合较好，计算精度比文献的理论结果有所提高·表明全３ 维模型具有明显的优越性，同时所采用的处理轧件入口处奇异点的方法是有效的·

板坯稳态立轧过程的RKPM无网格法数值模拟

将一种新的数值模拟方法--再生核质点无网格法用于三维稳定状态板坯立轧过程的数值模拟,在入口处插入一层超薄单元处理速度不连续奇异点;由于无网格方法的形函数不是插值函数,利用罚函数法满足本质边界条件。由于立轧时接触区附近局部塑性变形严重,所以对内部的高斯积分点采用双线性一致性条件,而接触表面的高斯点采用线性一致性条件;对摩擦条件进行特殊的处理以避免由于摩擦切应力在中性点发生突变而引起的数值问题。计算了板坯立轧后的狗骨形,计算结果与文献中的试验数据吻合,并对主要场变量进行了分析。

立轧对称-反对称抛物线狗骨模型轧制力的解析

为提高热轧产品质量,必须保证热轧带钢宽度尺寸精度,生产中多采用在粗轧机组处安装立辊轧机来进行控制,但立轧后板坯横断面会产生狗骨形状.首次建立了立轧对称-反对称抛物线狗骨函数模型和运动许可速度场.使用刚塑性第一变分原理,采用变上限积分得到立轧时总功率泛函和轧制力的解析解.将轧制力解析结果与有限元仿真值进行比较,误差在3%以内,与Yun模型比较误差不大于6.3%.采用本文模型预测现场轧制力的精度良好,可以满足现场控制要求.

孔型立轧过程的三维刚塑性有限元分析

采用三维刚塑性有限元法对2S-Al板孔型立轧稳态过程进行了分析和比较,所得轧件断面形状、轧制力及轧制力矩与文献[1]的实验结果吻合很好,计算精度有所提高。

热带粗轧机组立轧稳定轧制的变形规律的实验研究

用铅作模拟材料，实验研究热带粗轧机组平辊立轧时稳定轧制的变形规律。得出表征立轧时轧件断面特征的四个参量与侧压量、立辊直径、板坯来料厚度及宽度间的关系，并建立了新的数学模型。

热带粗轧机组立轧非稳定轧制阶段变形规律的实验研究

采用铅作为模拟材料，模拟比１∶１０，对热带粗轧机组平辊立轧时非稳定轧制阶段变形规律进行了模拟实验研究。分析和比较了头、尾部最大狗骨高度非稳定行为、失宽行为、鱼尾长度与立辊直径、侧压量、板坯来料厚度及宽度之间的关系，并建立了新的数学模型。

利用遗传算法优化板坯立轧短行程控制曲线

为了提高热轧带钢的成材率、减少板坯头尾部的失宽量，在热连轧粗轧机组中采用了短行程控制。作者利用一种新型优化算法——遗传算法优化短行程控制曲线，解决了传统方法难以解决的优化问题。优化结果表明，板坯头尾部失宽量大幅度减小，失宽区域长度也有所缩短。

板坯稳态立轧时的三维刚塑性有限元模拟

采用全三维刚塑性有限元法对室温下的铝板和不同温度下的２Ｓ－Ａｌ板平辊立轧稳定变形过程进行了解析（轧件断面形状的计算结果与实验值吻合较好），并分析了立轧过程中轧件金属质点的流动趋势。同时证实了轧辊速度对轧件断面形状几乎没有影响的重要现象。

热带粗轧机组立轧稳定轧制的变形规律

采用３维刚塑性可压缩有限元法对纯铅立轧模拟实验进行了理论解析，探讨了立辊直径对轧件形状和力能参数的影响．计算结果与实验结果吻合较好．并得到了３维轧制压力分布．提出利用超薄单元近似处理奇异点的新方法，使程序简化。

热带粗轧机组立轧变形规律研究

以铅为模拟材料，对热带粗轧机组平辊立轧变形规律进行了实验研究，分析了稳定轧制阶段表征立轧时轧件断面特征的４个参量，及非稳定轧制阶段头、尾部最大狗骨高度非稳定行为，失宽行为，鱼尾长度与立辊直径、侧压量、板坯来料厚度及宽度之间的关系，并建立了新的数学模型．

犬骨状异型坯立轧调宽时腰部压弯的研究

对犬骨状异型坯立轧时轧件腰部可能造成的压弯情况进行了分析,得到了轧件腰部出现压弯的临界条件。用铅件对犬骨状异型坯进行立轧模拟实验,验证了犬骨状异型坯的立轧调宽效果及腰部压弯的临界条件。

中厚板平面形状控制的立轧参数神经网络识别

根据中厚板轧制过程平面形状立辊控制的原理和现场生产数据 ,采用人工神经网络方法 ,建立了立轧参数的识别模型 ,应用效果良好。并用该神经网络模型计算 ,得到了各影响因素对立轧量设定值的影响。

立轧狗骨形状模型的研究现状与展望

实际生产中多采用平立交替的轧制方法来控制热轧产品宽度。在立轧过程中,由于轧件的宽厚比大,变形主要集中在板坯边部,形成狗骨形状。本文介绍了狗骨形状产生的原因,以及国内外学者对狗骨形状模型的实验和理论研究现状;概括了压下率、立辊直径和板坯厚度对狗骨形状的影响规律,并对立轧狗骨形状的进一步研究进行了展望。

56#角钢立轧和切分孔型系统改进

介绍了 5 6 #角钢原立轧孔和切分孔设计方面存在的问题 ,新改进孔型的设计内容 ,解决了 5 6 #角钢生产过程中质量不稳、产量低的实际问题 ,改进效果明显。

工程法与滑移线场组合解析立轧轧制力

提出以工程法与滑移线场组合求解粗轧过程立轧轧制力的方法。基于立轧的变形特点,绘制出经立轧道次后轧件塑性区的滑移线场,根据立轧中狗骨区滑移线场的几何特点,确定了立轧后塑性区的最大深度。然后应用工程法在轧件塑性区域内建立力平衡微分方程并联解屈服条件得出立轧轧制力的解析解,并对此立轧轧制力模型的物理意义进行分析。使用有限元模拟对立轧变形规律进行总结并与组合解法解得的立轧轧制力模型进行比较,误差较小,验证了此轧制力模型的物理意义。将建立的力学模型预测的轧制力与实测数据比较,误差不超过10%。

角钢立轧孔型的变形规律

一、引言轧制角钢通常需要4～6个蝶式孔型。其主要原因之一就是需要在蝶式孔型中轧落边部并为获得尖角成品角钢准备必需的顶角金属量。作者已在某轧钢厂用菱形坯料经过两个蝶式孔型成功地轧制了2.5～4号角钢,使轧制工艺大为简化。本文仍以减少蝶式孔型、简化轧制工艺为目的,研究了用薄矩形坯料切分与随后立轧角部进行局部镦厚相结合之变形规律。本成果用于轧制角钢工艺,可以实现用平辊身或简单孔型取代大部分蝶式孔型,达到简化轧制工艺之目的。研究成果对水平。

基于双流函数的立轧力能参数研究

根据体积不变条件,建立了三次函数模型描述立轧板坯的三维狗骨形状,然后提出了基于双流函数的变形区金属三维流动的运动许可速度场。根据刚塑性第一变分原理,获得变形区的内部塑性变形功率、剪切功率和摩擦功率,然后得到了轧制力能和狗骨形状参数的计算模型。将本模型预测的轧制力数据与现场的实测值对比,狗骨形状预测值和其他模型计算值对比,预测精度良好。此外,基于模型计算结果研究了不同减宽率、板坯厚度、摩擦因子和立辊半径等轧制工艺参数对应力状态影响系数的影响规律。

热带粗轧机组立轧稳定轧制变形规律的实验研究和有限元分析

本文采用铅作为模拟材料，对热带粗轧机组平辊立轧变形规律进行了实验研究，得到了表征立轧稳定轧制阶段时轧件断面特征的四个参量与侧压量、立辊直径、板坯来料厚度及宽度之间的关系。并首次提出用超薄单元近似处理奇异点的新方法，采用全三维刚塑性可压缩有限元法对立轧稳态过程进行了理论解析，所得结果和实验结果符合较好。

D2扁钢立轧孔型设计

本次立轧孔型设计，采用带有凸度的轧槽槽底的孔型来代替平面型轧槽槽底的孔型，解决了我厂长期存在的扁钢角部缺肉、不尖锐、双侧面凸鼓的问题，明显地提高了扁钢的外观质量。