基于辊系弹性变形的四辊冷轧机板形控制数学建模与仿真研究

发布时间：2017-09-28 10:29

  本文关键词：基于辊系弹性变形的四辊冷轧机板形控制数学建模与仿真研究

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【摘要】：本论文研究对象为四辊板带冷轧机的输出板形,对影响板带轧机输出板形的变量及轧机输出板形控制的基础理论方法等知识进行探讨。轧机输出板形控制领域中一个基本的理论是辊系弹性变形理论,基于此理论及相关板形控制方法建立合理的数学模型是非常有必要的,结合有限元软件对轧制过程进行仿真分析,最后通过实测验证数学模型和有限元结果的准确性。论文的主要内容如下:(1)首先采用影响函数法来计算辊系弹性变形,其中工作辊与支撑辊之间的压扁不满足影响函数法的条件,所以不能采用该方法计算,故将其压扁简化为弹性半平面问题,既可有效减小计算量,又可满足工程需要,据此建立数学模型,并采用积分法计算了工作辊挠曲以及支撑辊挠曲。(2)其次为了分析四辊轧机整体板形控制能力,选取板宽和弯辊力两个因素来研究,将相关参数代入所建立的辊系弹性变形模型计算求解,并以图表的形式将结果表达出来。此外基于一定的假设条件建立了弯辊力与板凸度关系的数学模型并计算求解,得到了板凸度与弯辊力之间存在线性关系的结论。(3)结合数学模型,利用有限元软件强大的模拟分析能力,对轧制过程进行模拟,分析了轧辊辊系的形变,讨论了板带宽度,压下量,前后张力,支撑辊直径与工作辊直径,支撑辊凸度与工作辊凸度,工作辊弯辊等多种影响因素对板凸度的影响,得到了相应的应力应变云图和等效应力云图,并将有限元模拟分析结果与数学模型结果相比较,以验证数学建模和有限元分析结论是否可靠,最后根据有限元分析结果拟合了各影响因素和板凸度的关系曲线。(4)以国内一企业四辊冷轧机为研究对象,获取了相关影响因素与板凸度关系的实测数据,并将测试结果与数学模型结果以及有限元模拟结果对比,三者吻合度较高,可以证明所建立的数学模型和有限元模型比较准确,所得到的相关结论对于实际生产具有一定的参考价值。
【关键词】：四辊轧机 板形控制 板凸度 影响函数法 辊系弹性变形
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG333
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题来源10
• 1.2 论文的研究目的和意义10-11
• 1.3 板形控制研究概况11-13
• 1.3.1 板形控制的国外研究概况11
• 1.3.2 板形控制的国内研究概况11-12
• 1.3.3 板形控制的研究发展方向12-13
• 1.4 论文主要内容13-14
• 1.5 论文的主要体系构成14-15
• 1.6 本章小结15-16
• 第2章 板形控制理论知识16-24
• 2.1 板形的基本概念16-19
• 2.1.1 板形的表示方法16-18
• 2.1.2 板凸度的基本概念18
• 2.1.3 板形与板凸度的关系18-19
• 2.2 板形缺陷及影响因素19-21
• 2.2.1 常见的板形缺陷19-20
• 2.2.2 影响板形的因素20-21
• 2.3 板形控制的主要手段21-23
• 2.3.1 液压弯辊控制21-22
• 2.3.2 轧辊横移22-23
• 2.3.3 轧辊交叉23
• 2.3.4 其他板形控制方法23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 板形控制数学模型24-40
• 3.1 板形控制数学建模方法24
• 3.2 四辊轧机辊系弹性变形模型24-35
• 3.2.1 辊系弹性变形模型的建立24-32
• 3.2.2 四辊轧机辊系弹性变形模型的求解和分析32-35
• 3.3 四辊冷轧机板凸度模型35-39
• 3.3.1 板凸度建模36-38
• 3.3.2 不同工况下板凸度理论计算38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 板形控制的有限元分析40-71
• 4.1 有限元法及LS-DYNA有限元软件介绍40-42
• 4.2 板带轧制过程的有限元分析42-46
• 4.2.1 模拟分析参数设定42-44
• 4.2.2 几何建模和网格划分44-45
• 4.2.3 定义轧制条件45
• 4.2.4 施加载荷与约束45-46
• 4.2.5 有限元模型的求解46
• 4.3 有限元模型分析的结果46-67
• 4.3.1 轧制过程整体模拟结果47-48
• 4.3.2 轧制过程辊系模拟结果48-49
• 4.3.3 轧制过程板形影响因素模拟49-67
• 4.4 板凸度影响因素分析67-70
• 4.4.1 有限元模拟结果与数学模型计算结果的对比67-68
• 4.4.2 相关影响因素与板凸度的关系68-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第5章 轧制过程板形控制实验研究71-76
• 5.1 测试对象简介71-72
• 5.2 测试对象工艺参数72
• 5.3 测试方案与目的72-73
• 5.4 测试结果分析73-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第6章 总结与展望76-78
• 6.1 总结76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-81
• 附录81

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本文编号：935349