对称三辊卷板机上辊和床身的理论分析与数值模拟

发布时间：2017-07-07 13:00

  本文关键词：对称三辊卷板机上辊和床身的理论分析与数值模拟

  更多相关文章： 三辊卷板机 理论分析 ANSYS SolidWorks AutoCAD Mechanical 挠度 床身 结构优化

【摘要】：对称三辊卷板机是一种能弯曲金属板材的成形设备,可以将钢板弯曲成筒状、弧状、锥状等各种形状的板件。三辊卷板机是重型机械行业中不可或缺的一份子,常应用于石油、化工、压力容器等重工业行业中。目前,卷板机行业向更大,更精密的方面发展,而卷板机行业面临的问题更多为产品结构优化设计的问题。本文以首钢长钢(集团)锻压公司的对称三辊卷板机为对象做了以下的研究。(1)计算对称三辊卷板机的工艺参数,得到了上下辊在对称三辊卷板机卷制板材中的作用力,再计算出整个卷板机床身所受到的理论作用力,对后续研究三辊卷板机卷制板材的过程中,床身所受到的作用力进行的仿真分析提供理论支持。(2)利用ANSYS软件建立卷板机卷板过程的三维模型,运用ANSYS/LS-DYNA对卷板机工作进程进行有限元分析,得出当卷板机卷制不同板材时,所对应的上辊下压量是不同的,分析卷制板材时上下辊与板材的接触正压力和扭矩,得到床身(底座)的受力情况,并将仿真结果与之前用工艺参数得到的理论值进行对比,分析误差原因。(3)因为理论计算值与仿真结果误差在允许范围内,可以将理论计算值应用于模拟仿真。在卷板机卷板时,为了保证板材的成形质量,保证成形筒型的圆度和母线的直线度符合要求,我们必须保证上辊有足够的刚度。本文用理论公式计算得到上辊受力,再用于AutoCAD Mechanical软件模拟,模拟卷板机上辊所受的均布载荷,用Mechanical软件进行逆推求解,来补偿上辊挠度,保证板材成型质量。(4)利用ANSYS软件对卷板机床身部分的三维模型(SolidWorks软件建立)进行有限元分析,在满足应力和变形量的条件下,优化床身结构,减轻床身的重量,达到节省生产成本的目的,实际应用于生产。
【关键词】：三辊卷板机 理论分析 ANSYS SolidWorks AutoCAD Mechanical 挠度 床身 结构优化
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG305
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 课题研究背景及其意义10
• 1.2 国内外卷板机的发展现状和趋势10-19
• 1.2.1 目前我国卷板机的基本状况10-18
• 1.2.2 目前国外卷板机的发展现状18-19
• 1.2.3 目前我国卷板机发展趋势19
• 1.3 基于ANSYS有限元的优化技术19-21
• 1.4 论文的主要研究内容21-22
• 2 卷板理论计算和工艺参数分析22-35
• 2.1 板材弯曲的理论分析22-24
• 2.1.1 金属板料的弯曲过程分析22-23
• 2.1.2 对板材弯曲影响的共性因素23-24
• 2.2 卷板工艺过程的理论分析24-26
• 2.3 三辊卷板机卷板工艺参数的分析26-32
• 2.3.1 卷板机卷板时工艺参数的分析26-32
• 2.3.2 理论分析计算结果32
• 2.4 板材理论上辊下压量与卷制半径的关系32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 3 三辊卷板机卷板的仿真分析35-49
• 3.1 引言35
• 3.2 模型建立前期准备35-42
• 3.2.1 选择单元类型35-36
• 3.2.2 实常数的定义36
• 3.2.3 定义材料模型36-38
• 3.2.4 建立卷制板材过程的几何模型38
• 3.2.5 有限元网格划分模型的建立38-39
• 3.2.6 处理边界条件39-40
• 3.2.7 处理接触40-41
• 3.2.8 处理摩擦41
• 3.2.9 建立局部坐标系41
• 3.2.10 确定虚拟转速41-42
• 3.3 仿真结果的计算分析42-48
• 3.3.1 分析多次成形仿真的结果42-45
• 3.3.2 分析一次成形仿真的结果45-46
• 3.3.3 分析一次成形中上辊受力46-47
• 3.3.4 分析一次成形中下辊受力47
• 3.3.5 分析床身受力仿真的结果47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 4 对称三辊卷板机上辊挠度补偿计算与受力分析49-54
• 4.1 引言49
• 4.2 建立上辊数学模型49-52
• 4.3 AutoCAD Mechanical上辊受力分析与计算52
• 4.4 上辊设计的分析与讨论52-53
• 4.5 本章小结53-54
• 5 三辊卷板机床身结构的优化设计54-63
• 5.1 床身结构静力学分析54-59
• 5.1.1 建立床身ANSYS有限元力学模型54-55
• 5.1.2 运用SolidWorks建立三维模型55-56
• 5.1.3 材料参数选择56
• 5.1.4 定义网格划分56
• 5.1.5 定义约束条件56-57
• 5.1.6 定义载荷条件57-58
• 5.1.7 进行ANSYS有限元计算结果分析58-59
• 5.2 床身结构改进设计59-60
• 5.3 床身结构优化后的设计和计算60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 6 总结与展望63-65
• 6.1 总结63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 附录 攻读学位期间发表学术论文目录69-70
• 致谢70

【引证文献】

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 郝剑;罗震;凡乃峰;董建涛;;基于ANSYS/LS-DYNA的对称式三辊卷板过程仿真[A];第十五次全国焊接学术会议论文集[C];2010年

，

本文编号：530249