圆盘剪剪切过程的有限元模拟和实验研究

发布时间：2017-05-16 13:22

  本文关键词：圆盘剪剪切过程的有限元模拟和实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 我国钢铁产量已经连续多年位居世界第一,钢铁企业是国民经济的主要支柱,它的发展状况很大程度上反映了一个国家的实力。现代钢铁行业发展的一个着眼点就是提高钢材的质量。精整工序是保证冷轧产品质量的关键环节,高精度切边圆盘剪是板带精整作业线上的核心设备之一,其精度的高低直接影响着板带材的切边质量。 本课题以中国重型机械研究院项目为依托,对切边圆盘剪的关键技术进行了研究。通过对切边圆盘剪的工作原理和剪切机理的研究,用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA建立了切边圆盘剪剪切钢板的有限元模型,并采用显式动力学有限元算法对剪切过程进行了模拟分析。分析了钢板剪切断裂的过程,得到了钢板的应力-应变变化,废边的运动规律,断裂区单元的应力变化,剪切后钢板宽度方向的塑性应变分布和剪切过程中的剪切力变化规律。并分析了重叠量、侧向间隙、剪切速度等工艺参数对剪切力的影响。设计了切边圆盘剪剪切力测试装置,并对剪切力进行现场测试。有限元模拟得到的剪切力与实测值和经验公式计算值差距很小,证实了有限元模拟结果的正确性。 采用计算机仿真和实验相结合的方法来研究板带剪切过程,可以缩短剪切机的开发周期,降低生产成本。同时,本文采用的研究方法为剪切理论的进一步发展提供了新的研究手段。
【关键词】：切边圆盘剪 剪切力 有限元 测试
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TG333.21
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-14
• 1.1 论文提出的依据7
• 1.2 圆盘剪的分类和发展现状7-10
• 1.2.1 圆盘剪的分类7-8
• 1.2.2 圆盘剪的发展现状8-10
• 1.3 圆盘剪剪切过程的研究方法10-13
• 1.3.1 经验公式计算法10-12
• 1.3.2 有限元法12-13
• 1.3.3 实验法13
• 1.4 研究的目的、意义及研究内容13-14
• 第二章 圆盘剪的基本理论14-19
• 2.1 圆盘剪的结构和工作原理14-15
• 2.2 圆盘剪的基本参数15-18
• 2.3 本章小结18-19
• 第三章 钢板剪切有限元模拟基础19-30
• 3.1 板带剪切有限元基本理论19-28
• 3.1.1 材料的弹塑性行为20-21
• 3.1.2 屈服准则21-22
• 3.1.3 塑性流动法则22
• 3.1.4 塑性强化准则22-23
• 3.1.5 增量形式的弹塑性本构关系23
• 3.1.6 材料断裂准则23-24
• 3.1.7 断裂模拟24-25
• 3.1.8 控制方程25-27
• 3.1.9 中心差分法27
• 3.1.10 显式方法的时间步27-28
• 3.2 大型有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA 介绍28-29
• 3.2.1 LS-DYNA 的发展历程28-29
• 3.2.2 LS-DYNA 的功能和应用领域29
• 3.3 本章小结29-30
• 第四章 圆盘剪切过程的有限元模拟30-55
• 4.1 有限元模型的建立30-37
• 4.1.1 模型的简化30-32
• 4.1.2 单元类型的选择32
• 4.1.3 材料模型的选择32-34
• 4.1.4 网格划分34-35
• 4.1.5 接触的处理35
• 4.1.6 载荷、初始条件和约束35-36
• 4.1.7 求解与求解控制36-37
• 4.1.8 后处理37
• 4.2 模拟结果分析37-54
• 4.2.1 钢板剪切断裂过程分析37-39
• 4.2.2 钢板剪切过程塑性应变变化39-41
• 4.2.3 钢板剪切过程中的应力变化41-42
• 4.2.4 剪切过程中废边的运动规律42-43
• 4.2.5 断裂区单元应力变化43-44
• 4.2.6 剪切后钢板宽度方向的塑性变形分布44-46
• 4.2.7 剪切过程中的剪切力变化46-48
• 4.2.8 重叠量对剪切力的影响48-49
• 4.2.9 侧向间隙对剪切力的影响49-50
• 4.2.10 拉剪速度对剪切力的影响50-51
• 4.2.11 材料性能对剪切力的影响51-52
• 4.2.12 刀轴变形分析52-54
• 4.3 本章小结54-55
• 第五章 实验研究55-63
• 5.1 实验目的和意义55
• 5.1.1 实验目的55
• 5.1.2 实验意义55
• 5.2 实验原理55-57
• 5.3 实验设备及仪器57-59
• 5.3.1 实验设备57-58
• 5.3.2 实验仪器58-59
• 5.4 实验步骤59-62
• 5.4.1 实验操作步骤59
• 5.4.2 传感器的标定59-60
• 5.4.3 剪切力的测试60-61
• 5.4.4 实验数据61-62
• 5.5 本章小结62-63
• 第六章 理论计算结果与实验研究结果比较分析63-67
• 6.1 实测剪切力63
• 6.2 有限元计算剪切力63-64
• 6.3 结果分析64-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 攻读学位期间发表的学术论文75-76

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 全基哲;王英杰;;IF钢圆盘剪切边参数研究[J];科技风;2012年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前6条

1 刘勇;二辊矫直工艺及关键技术研究[D];太原科技大学;2011年

2 王树环;辊式矫直机边辊调整模型研究[D];太原科技大学;2011年

3 黄佳;金属带材圆盘分切断面分析及分切过程数值模拟仿真[D];广东工业大学;2012年

4 葛荣潇;变宽度圆盘剪切机高强度钢剪切研究[D];北方工业大学;2012年

5 俞洪杰;滚筒式飞剪机剪切力能参数研究[D];太原科技大学;2012年

6 叶泉;金属板带材剪切工艺参数的研究[D];太原科技大学;2012年

  本文关键词：圆盘剪剪切过程的有限元模拟和实验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：370966