DEFORM和Marc平台下棒线材热连轧过程的数值模拟

发布时间：2017-04-13 10:20

  本文关键词：DEFORM和Marc平台下棒线材热连轧过程的数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：轧制生产一直是钢铁生产中的主要成型方式之一。对轧制过程进行分析进而得到轧制生产过程的各种参数对轧制新产品的开发和生产工艺的改进具有非常重要的意义。热连轧过程是一个非常复杂的金属塑性大变形成形过程,通过传统的分析手段对热连轧过程进行分析具有一定的难度,并且需要耗费大量的人力物力。随着计算机数值模拟技术的发展,通过有限元手段对轧制过程进行模拟已经得到了逐步的应用,可以节省大量的资源。 本论文结合东北特钢集团棒线材连轧厂的实际情况,以棒线材热连轧过程作为研究对象,借助大型商用有限元软件DEFORM和MSC.Marc,分别采用刚塑性有限元和隐式动力弹塑性有限元方法,结合分段模拟技术,建立了棒线材轧制全过程的热力耦合三维有限元模型。模型采用实际生产线的轧制参数。在分段模型之间利用数据传递技术将前一段模型模拟结果传递给下一段模型。 应用所建立的有限元模型分别在DEFORM和MSC.Marc平台下模拟了φ8mmGCrl5线材从出炉到终轧共26道次的轧制过程,得到了轧件在轧制过程中的轧制速度场、温度场、应变场、轧制力等参数。为了验证模型模拟结果的准确性,对温度模拟结果与实际测量值进行了比较,吻合较好。 同时论文还对MSC.Mare平台下隐式动力和隐式静力弹塑性有限元方法的φ8mmGCrl5线材前16道次热连轧过程三维热力耦合有限元模拟结果进行了比较。得出在相同条件下,隐式动力学模型的计算效率高于隐式静力学模型,隐式动力学模型和隐式静力学模型得出的温度、应变、轧制力等模拟结果基本一致。
【关键词】：轧制过程 数值模拟 Gcr15 棒线材
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TG335.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 前言8-9
• 1.2 课题背景及意义9
• 1.3 轧制过程数值模拟研究进展9-14
• 1.3.1 刚塑性有限元法10-11
• 1.3.2 弹塑性有限元法11-12
• 1.3.3 粘塑性有限元法12-13
• 1.3.4 轧制过程温度场的数值模拟进展13-14
• 1.4 有限元软件简介14-16
• 1.4.1 DEFORM14-15
• 1.4.2 MSC.Marc15-16
• 1.5 论文主要研究内容16-17
• 2 有限元理论17-33
• 2.1 概述17
• 2.2 刚塑性有限元法17-21
• 2.2.1 刚塑性有限元法概述17-18
• 2.2.2 刚塑性材料的变分原理18-20
• 2.2.3 刚塑性有限元的求解途径20-21
• 2.3 弹塑性有限元法21-28
• 2.3.1 弹塑性有限元法分类21
• 2.3.2 大变形弹塑性有限元法21
• 2.3.3 虚功方程21-22
• 2.3.4 材料的屈服准则22-23
• 2.3.5 弹塑性本构关系23-26
• 2.3.6 弹塑性动力学有限元法26-28
• 2.4 轧制过程温度场的有限元分析28-33
• 2.4.1 含内热源的热传导基本方程29
• 2.4.2 初始条件和边界条件29-30
• 2.4.3 热传导问题的有限元求解30-33
• 3 GCrl5棒线材轧制过程的有限元模型33-43
• 3.1 生产线概述33-34
• 3.2 GCrl5热连轧有限元模型的建立34-41
• 3.2.1 几何模型的建立34-38
• 3.2.2 GCrl5材料性能参数38
• 3.2.3 摩擦模型38-40
• 3.2.4 初始条件和边界条件40-41
• 3.3 分段模拟的处理41-43
• 4 DEFORM平台下模拟结果分析43-49
• 4.1 轧制速度场的模拟43-44
• 4.2 温度场的模拟44-46
• 4.3 等效应变率的模拟46-47
• 4.4 等效应变的模拟47-49
• 5 Marc平台下模拟结果分析49-60
• 5.1 隐式动力学方法模拟结果分析49-56
• 5.1.1 轧制速度场的模拟49-50
• 5.1.2 温度场的模拟50-52
• 5.1.3 等效应变率52-54
• 5.1.4 等效塑性应变54-56
• 5.2 隐式动力学方法模拟结果与隐式静力学方法模拟结果的比较分析56-60
• 5.2.1 温度场模拟结果的比较分析56-57
• 5.2.2 应变场模拟结果比较分析57-59
• 5.2.3 轧制力模拟结果比较分析59-60
• 6 结论与展望60-61
• 6.1 结论60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-67
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况67-68
• 致谢68-69
• 大连理工大学学位论文版权使用授权书69

【引证文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 王明辉;直齿圆柱齿轮精密塑性成形工艺及关键设备研究[D];吉林大学;2010年

2 岳重祥;棒线材轧制过程多场耦合数值模拟与工艺优化[D];大连理工大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘红涛;基于DEFORM-3D平台不锈钢板材热轧工艺模拟研究[D];兰州理工大学;2011年

2 刘鹏;钢管张力减径工艺研究及应用软件开发[D];太原科技大学;2011年

3 徐秀丽;钢球毛坯冷镦成形的有限元模拟[D];哈尔滨工程大学;2011年

4 王会中;紫铜管旋冲缩口成形加工的数值模拟与仿真[D];电子科技大学;2011年

5 陈仙凤;基于DEFORM-3D平台1Cr13板材热轧数值模拟研究[D];浙江工业大学;2008年

6 刘学;铝热精轧热力耦合行为及温度场数值模拟研究[D];中南大学;2010年

7 周道;航空叶片冷辊轧过程仿真分析[D];东北大学;2010年

8 彭振宇;合金元素和轧制工艺对20CrMnTi棒材组织性能的影响研究[D];湖南大学;2012年

9 李攀;薄板冷连轧关键工艺参数优化[D];天津理工大学;2013年

10 李男帅;大棒材连轧过程微观组织不均匀性研究[D];燕山大学;2013年

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本文编号：303363