轨道车辆用301L不锈钢冷轧工艺的数值模拟研究
发布时间：2022-02-24 14:09
近年来随着中国轨道交通事业的飞速发展,市场对轨道车辆的要求越来越高,车体轻量化成为了当前轨道车辆的主流趋势。301L不锈钢因其优异的性能被广泛应用于车体的主要结构件,但在钢板的冷轧过程中,常由于冷轧工艺的不完善影响轧制板形。为了研究301L不锈钢板在不同冷轧工艺下可能出现的板形问题,本课题运用大型有限元分析软件ABAQUS对301L不锈钢的冷轧过程进行了数值模拟。根据轧机实际生产工况、几何尺寸与材料参数建立了301L钢板的冷轧有限元模型,并提交作业求解计算。在结果分析中,利用控制变量的方法,研究各轧制参数以及ASU调控参数对板形的影响规律,并结合板宽厚度方向等效塑性应变、板宽轧制方向厚度偏差和残余应力来表征板形质量,确定最佳冷轧工艺。分别采用刚性辊模型与弹性辊模型分析计算了不同轧制参数对板形的影响,两者得出的影响规律基本一致。弹性辊模型的数值计算结果表明:前张力取值范围为105 MPa至145 MPa,随着前张力的增大,轧制力减小,压下量减小,当前张力为135 MPa时,301L板宽厚度方向等效塑性应变,板宽轧制方向厚度偏差和轧后残余应力的分布均匀,曲线分布平稳;后张力取值范围为45 ...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 不锈钢轨道车辆的发展及应用
1.2.1 国外不锈钢轨道车辆的发展与应用
1.2.2 国内不锈钢轨道车辆的发展与应用
1.3 301 L不锈钢的生产研究现状
1.3.1 不锈钢的分类及301L不锈钢的化学成分
1.3.2 301 L不锈钢板的生产设备及工艺流程
1.3.3 301 L不锈钢板主要的冷轧工艺参数
1.4 301 L不锈钢的板形及其影响因素
1.4.1 301 L不锈钢板冷轧过程轧机辊系对板形的影响
1.4.2 301 L不锈钢板冷轧过程工艺参数对板形的影响
1.5 数值模拟技术在轧制领域的国内外研究现状
1.6 课题研究目的及意义
1.7 课题研究内容
第二章 301L钢板冷轧数值模拟的基础理论
2.1 板材轧制过程数学模型
2.2 板材冷轧数值模拟的摩擦模型
2.3 大变形弹塑性有限元理论
2.4 有限元法简介
第三章 301L不锈钢板的冷轧工艺数值模拟
3.1 ABAQUS/Explicit有限元软件简介
3.2 301 L钢板冷轧有限元模型
3.2.1 几何模型的建立
3.2.2 材料属性的定义
3.2.3 几何模型的装配
3.2.4 分析步的设置
3.2.5 相互作用的定义
3.2.6 边界条件及载荷的施加
3.2.7 网格划分
3.2.8 任务提交及后处理
3.3 本章小结
第四章 冷轧参数及ASU调控参数对301L不锈钢板形影响分析
4.1 刚性辊冷轧模拟中轧制参数对板形的影响分析
4.1.1 前张力对板形的影响分析
4.1.2 后张力对板形的影响分析
4.1.3 摩擦系数对板形的影响分析
4.1.4 轧制速度对板形的影响分析
4.2 弹性辊冷轧模拟中轧制参数对板形的影响分析
4.2.1 前张力对板形的影响分析
4.2.2 后张力对板形的影响分析
4.2.3 摩擦系数对板形的影响分析
4.2.4 轧制速度对板形的影响分析
4.3 轧制参数对板形影响规律的实验验证
4.3.1 前张力对板形影响规律的实验验证
4.3.2 后张力对板形影响规律的实验验证
4.3.3 摩擦系数对板形影响规律的实验验证
4.3.4 轧制速度对板形影响规律的实验验证
4.4 二十辊轧机ASU调控机构控制能力的数值模拟
4.4.1 ASU控制参数对中间凸板形的调控能力分析
4.4.2 ASU控制参数对两端凸板形的调控能力分析
4.4.3 ASU控制参数对梯度板形的调控能力分析
4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间所发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年先进纤维复合材料研发热点回眸[J]. 徐坚,聂铭歧,王熙大,季俊娜,王亚会,张红静. 科技导报. 2019(01)
[2]工程化软骨几何形状对缺损修复区力学行为的影响[J]. 赵永政,刘海英,张春秋,胡亚辉. 中国组织工程研究. 2018(16)
[3]301L不锈钢的塑性变形特征研究[J]. 孙卫鹏,栾道成,李京筱,陈宝书,张伟,包帅,孙文文,王正云. 塑性工程学报. 2017(04)
[4]冷轧四辊轧机弹性变形在线模型[J]. 陈树宗,彭良贵,王力,张殿华. 中南大学学报(自然科学版). 2017(06)
[5]二十辊轧机轧制极薄带的板形控制[J]. 员征文,任忠凯,肖宏,余超. 中南大学学报(自然科学版). 2017(04)
[6]测井-地震-油藏模拟一体化技术及其在老油田挖潜中的应用[J]. 甘利灯,戴晓峰,张昕,李凌高,杜文辉,高银波,卢明辉. 石油物探. 2016(05)
[7]我国不锈钢生产的发展和展望[J]. 王定武. 冶金管理. 2016(03)
[8]我国城市低碳交通可持续发展探索[J]. 马冬,尹航,谢琼,滕琦,郝春晓. 重庆交通大学学报(社会科学版). 2016(01)
[9]我国金属板带成形性能测试标准体系的建设[J]. 李荣锋,凃应宏,祝洪川,薛欢. 理化检验(物理分册). 2014(08)
[10]金属塑性成形中摩擦模型的研究进展[J]. 孟丽芬,胡成亮,赵震. 模具工业. 2014(04)
硕士论文
[1]Mg/Al复合板波纹辊轧制成形数值仿真及实验研究[D]. 王跃林.太原理工大学 2019
[2]301L不锈钢板冷轧参数对板形影响的数值模拟研究[D]. 冯瑞.兰州理工大学 2019
[3]轨道车辆用301L不锈钢板材成型性能及组织结构的物理作用机制[D]. 王乾龙.兰州理工大学 2019
[4]炉卷轧制高强板浪纹形成机理研究[D]. 韩争攀.安徽工业大学 2014
[5]不锈钢地铁车辆车体刚度灵敏度分析[D]. 蓝浩伦.大连交通大学 2011
[6]森吉米尔二十辊轧机主体三维设计及有限元分析[D]. 宋涛涛.燕山大学 2010
本文编号：3642885
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 不锈钢轨道车辆的发展及应用
1.2.1 国外不锈钢轨道车辆的发展与应用
1.2.2 国内不锈钢轨道车辆的发展与应用
1.3 301 L不锈钢的生产研究现状
1.3.1 不锈钢的分类及301L不锈钢的化学成分
1.3.2 301 L不锈钢板的生产设备及工艺流程
1.3.3 301 L不锈钢板主要的冷轧工艺参数
1.4 301 L不锈钢的板形及其影响因素
1.4.1 301 L不锈钢板冷轧过程轧机辊系对板形的影响
1.4.2 301 L不锈钢板冷轧过程工艺参数对板形的影响
1.5 数值模拟技术在轧制领域的国内外研究现状
1.6 课题研究目的及意义
1.7 课题研究内容
第二章 301L钢板冷轧数值模拟的基础理论
2.1 板材轧制过程数学模型
2.2 板材冷轧数值模拟的摩擦模型
2.3 大变形弹塑性有限元理论
2.4 有限元法简介
第三章 301L不锈钢板的冷轧工艺数值模拟
3.1 ABAQUS/Explicit有限元软件简介
3.2 301 L钢板冷轧有限元模型
3.2.1 几何模型的建立
3.2.2 材料属性的定义
3.2.3 几何模型的装配
3.2.4 分析步的设置
3.2.5 相互作用的定义
3.2.6 边界条件及载荷的施加
3.2.7 网格划分
3.2.8 任务提交及后处理
3.3 本章小结
第四章 冷轧参数及ASU调控参数对301L不锈钢板形影响分析
4.1 刚性辊冷轧模拟中轧制参数对板形的影响分析
4.1.1 前张力对板形的影响分析
4.1.2 后张力对板形的影响分析
4.1.3 摩擦系数对板形的影响分析
4.1.4 轧制速度对板形的影响分析
4.2 弹性辊冷轧模拟中轧制参数对板形的影响分析
4.2.1 前张力对板形的影响分析
4.2.2 后张力对板形的影响分析
4.2.3 摩擦系数对板形的影响分析
4.2.4 轧制速度对板形的影响分析
4.3 轧制参数对板形影响规律的实验验证
4.3.1 前张力对板形影响规律的实验验证
4.3.2 后张力对板形影响规律的实验验证
4.3.3 摩擦系数对板形影响规律的实验验证
4.3.4 轧制速度对板形影响规律的实验验证
4.4 二十辊轧机ASU调控机构控制能力的数值模拟
4.4.1 ASU控制参数对中间凸板形的调控能力分析
4.4.2 ASU控制参数对两端凸板形的调控能力分析
4.4.3 ASU控制参数对梯度板形的调控能力分析
4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间所发表的论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年先进纤维复合材料研发热点回眸[J]. 徐坚,聂铭歧,王熙大,季俊娜,王亚会,张红静. 科技导报. 2019(01)
[2]工程化软骨几何形状对缺损修复区力学行为的影响[J]. 赵永政,刘海英,张春秋,胡亚辉. 中国组织工程研究. 2018(16)
[3]301L不锈钢的塑性变形特征研究[J]. 孙卫鹏,栾道成,李京筱,陈宝书,张伟,包帅,孙文文,王正云. 塑性工程学报. 2017(04)
[4]冷轧四辊轧机弹性变形在线模型[J]. 陈树宗,彭良贵,王力,张殿华. 中南大学学报(自然科学版). 2017(06)
[5]二十辊轧机轧制极薄带的板形控制[J]. 员征文,任忠凯,肖宏,余超. 中南大学学报(自然科学版). 2017(04)
[6]测井-地震-油藏模拟一体化技术及其在老油田挖潜中的应用[J]. 甘利灯,戴晓峰,张昕,李凌高,杜文辉,高银波,卢明辉. 石油物探. 2016(05)
[7]我国不锈钢生产的发展和展望[J]. 王定武. 冶金管理. 2016(03)
[8]我国城市低碳交通可持续发展探索[J]. 马冬,尹航,谢琼,滕琦,郝春晓. 重庆交通大学学报(社会科学版). 2016(01)
[9]我国金属板带成形性能测试标准体系的建设[J]. 李荣锋,凃应宏,祝洪川,薛欢. 理化检验(物理分册). 2014(08)
[10]金属塑性成形中摩擦模型的研究进展[J]. 孟丽芬,胡成亮,赵震. 模具工业. 2014(04)
硕士论文
[1]Mg/Al复合板波纹辊轧制成形数值仿真及实验研究[D]. 王跃林.太原理工大学 2019
[2]301L不锈钢板冷轧参数对板形影响的数值模拟研究[D]. 冯瑞.兰州理工大学 2019
[3]轨道车辆用301L不锈钢板材成型性能及组织结构的物理作用机制[D]. 王乾龙.兰州理工大学 2019
[4]炉卷轧制高强板浪纹形成机理研究[D]. 韩争攀.安徽工业大学 2014
[5]不锈钢地铁车辆车体刚度灵敏度分析[D]. 蓝浩伦.大连交通大学 2011
[6]森吉米尔二十辊轧机主体三维设计及有限元分析[D]. 宋涛涛.燕山大学 2010
本文编号：3642885
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3642885.html
