7075铝合金厚板的多道次蛇形热轧仿真与分析研究

发布时间：2017-10-08 10:05

  本文关键词：7075铝合金厚板的多道次蛇形热轧仿真与分析研究

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【摘要】：铝合金板材是一种具有高比模量和比强度的板材,广泛应用于机械设备及航空航天领域。尤其在航空航天方面,铝合金成本低廉的特点让它在钛合金以及复合材料等新型材料的强力竞争中依然保有优势。随着科技的不断进步,铝合金板材逐步向着大型化、整体化、组织性能均匀化与优质化方向发展,铝合金厚板在各行业中的需求变得越来越大。蛇形热轧技术是目前生产制备铝合金厚板的新型轧制技术,虽然已有不少该技术的相关研究,但多集中于对单道次的蛇形热轧技术的研究,而对多道次蛇形热轧的研究比较少见。实际生产中,蛇形热轧的工艺是由多个道次组成的,因此有必要对多道次的蛇形热轧技术进行研究进而探索提高改善多道次蛇形热轧的方法,为铝合金厚板的加工技术提供新思路。本文以7075铝合金为研究对象,采用有限元数值模拟仿真的方法,研究单道次和多道次的蛇形热轧仿真建模技术,并对多道次蛇形热轧中的各道次压下量负荷分配和温度场非对称强度对铝合金厚板厚度方向应力、应变的影响进行分析,为多道次蛇形热轧工艺提供有益的参考。本研究得到的主要结果与结论如下:(1)研究了蛇形轧制的咬入条件与本构模型、边界条件等关键技术,构建了铝合金厚板的蛇形轧制有限元模型,并通过仿真结果与文献结果的比较验证了模型的误差不超过10%。(2)研究了多道次蛇形热轧压下量负荷分配对轧件沿厚度方向应力、应变的影响。与对称轧制不同,轧件应变并不是按板厚中心面对称分布的,慢速辊一侧的应变明显小于快速辊一侧,且压下量对称递增分配产生的应变最大,单向递增分配产生的应变最小。(3)分析了多道次蛇形热轧中压下量负荷分配对轧件中心点剪切变形的影响。对称递减分配方案产生的剪切应变最大,而单向递增分配方案产生的剪切应变最小,可见对称递减分配方案更利于中心部分发生充分变形而使得晶粒变细。(4)多道次蛇形热轧中,轧件的应力分布也是非对称的,靠近快速辊的等效应力明显大于靠近慢速辊的等效应力。对称递增分配方案引起的等效应力最大,而单向递减分配方案引起的等效应力最小。(5)探究了温度场的非对称强度对轧件残余应力、应变的影响。蛇形热轧的温度场非对称性强度对轧件的应力、应变的大小和分布有一定的影响,温度场的非对称强度越强并不意味着轧件的残余应力、应变量越大,即残余应力、应变不与温度场的非对称强度呈正相关关系。
【关键词】：7075铝合金 多道次蛇形热轧 道次压下量负荷分配 温度场非对称强度 有限元模拟
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG339
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-24
• 1.1 引言8-9
• 1.2 7075铝合金及其厚板的生产工艺简介9-12
• 1.2.1 7075铝合金9-10
• 1.2.2 7075铝合金厚板的生产工艺10-12
• 1.3 厚板的轧制工艺发展介绍12-18
• 1.3.1 引言12-13
• 1.3.2 对称轧制13-14
• 1.3.3 非对称轧制14-17
• 1.3.4 蛇形轧制17-18
• 1.4 蛇形热轧工艺的研究进展18-21
• 1.4.1 蛇形热轧对轧板曲率及组织和性能的影响18-20
• 1.4.2 蛇形热轧工艺参数对厚板心部应变的影响20
• 1.4.3 蛇形热轧中温度场出现的非对称性20-21
• 1.5 课题研究意义、目的及内容21-22
• 1.5.1 研究目的及意义21-22
• 1.5.2 研究内容22
• 1.6 论文的技术路线22-24
• 第2章 轧制有限元仿真关键技术24-31
• 2.1 引言24
• 2.2 仿真方案24-25
• 2.3 材料模型的建立25-30
• 2.3.1 7075铝合金的物理性能参数25-26
• 2.3.2 7075铝合金本构模型的确定26-27
• 2.3.3 材料本构模型在有限元软件中的建模27-30
• 2.4 本章小结30-31
• 第3章 单道次蛇形热轧的仿真建模31-40
• 3.1 蛇形轧制的咬入条件31
• 3.2 单道次蛇形热轧的工艺参数31-33
• 3.3 单道次蛇形热轧的边界条件33-35
• 3.3.1 摩擦边界条件33
• 3.3.2 热边界条件33-35
• 3.4 单道次蛇形热轧的单元选取和网格划分35-37
• 3.4.1 单元的选取35
• 3.4.2 网格划分35-37
• 3.5 单道次蛇形热轧仿真模型的正确性验证37-38
• 3.6 本章小结38-40
• 第4章 多道次蛇形热轧的仿真40-51
• 4.1 引言40
• 4.2 多道次蛇形热轧的边界条件40-42
• 4.2.1 各道次机架间隔距离的选定40-41
• 4.2.2 摩擦边界条件和热边界条件41-42
• 4.3 多道次蛇形热轧的各道次压下量安排42-45
• 4.4 多道次蛇形热轧的仿真结果45-49
• 4.4.1 7075铝合金厚板的温度变化45-46
• 4.4.2 7075铝合金厚板的等效应变、等效应力及心部的剪切应变46-49
• 4.5 多道次压下量负荷分配对厚板内等效应力应变的影响49
• 4.6 本章小结49-51
• 第5章 不同非对称强度温度场的蛇形热轧仿真51-56
• 5.1 蛇形热轧中温度场的非对称性51
• 5.1.1 蛇形热轧温度场非对称性的概念51
• 5.1.2 蛇形热轧温度场的非对称性原因和评价非对称强度方法51
• 5.2 温度场的非对称强度的控制51-52
• 5.3 不同非对称强度温度场的蛇形热轧的仿真结果52-54
• 5.4 本章小结54-56
• 第6章 总结与展望56-58
• 6.1 总结56
• 6.2 本文的不足与展望56-58
• 参考文献58-61
• 攻读学位期间主要的研究成果61-62
• 致谢62-63

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