重轨热轧过程的孔型参数化设计及优化研究

发布时间：2017-08-13 18:39

  本文关键词：重轨热轧过程的孔型参数化设计及优化研究

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【摘要】：钢轨自1767年发明以来,在经济发展过程中一直扮演着非常重要的角色。其型面也经过了一系列的改进与完善。现在钢轨在客货运输、矿山运输和起重机轨道运输等方面应用非常广泛。目前我国钢轨型号较多,按照其单重可分为轻轨和重轨,重轨主要应用与客货铁路运输,其内在质量直接关系着客货铁路运输的安全。研究在现有的生产条件下如何提高重轨的生产效率和成品质量,具有非常重要的意义。目前关于重轨的研究逐渐向重轨万能轧制方向发展,而对于传统的孔型轧制法相关的研究都比较早,应用现代工具进行的分析研究相对较少,轧制过程中重轨的轨高、底宽、腰厚等基本尺寸的控制多是依靠现场生产的经验来进行,相对局限性较大。本文基于VB编制了一套重轨计算机辅助孔型设计系统,简称重轨-CARD。该系统能够根据成品规格和孔型类别,实现孔型CAD可视化编程,建立了良好的用户界面和比较完善的孔型参数数据库.考虑到实际生产中的经验等因素,该系统具有较强的参数修改功能,能够实现孔型设计数据的即时输入和即时输出绘图。本文选用U71Mn钢作为重轨材料,利用Gleeble-3500热力模拟试验机进行了U71Mn钢的材料力学性能研究,得到了U71Mn钢应力-应变曲线。以50kg/m钢轨的横列式轧制生产线为研究对象,利用Inventor软件建立了重轨坯料和各个机架配辊的三维实体模型,通过DEFORM-3D软件对重轨从开坯到终轧12个道次的轧制全过程进行了有限元分析,针对给定的机组参数和产品断面形状,研究了轧件在孔型轧制时接触变形状况,对轧制过程中各个道次的应力场、应变场和轧制力进行了分析。分析了孔型系统的合理性,并对其进行了适当优化。本文的研究,对重轨生产中产品性能的预测、轧制规程的制定和生产工艺的改进具有一定指导作用,对提高重轨的生产效率和重轨成品质量具有一定意义。
【关键词】：重轨 孔型系统 参数化设计 有限元方法 数值模拟 孔型优化
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG332
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 钢轨的发展历史及概况10-12
• 1.2 现代钢轨生产12-14
• 1.2.1 现代钢轨的分类12
• 1.2.2 生产工艺流程12-13
• 1.2.3 钢轨的轧制13-14
• 1.3 计算机辅助孔型设计概述14-17
• 1.3.1 计算机辅助孔型设计优势14-15
• 1.3.2 计算机辅助孔型设计技术类型15-16
• 1.3.3 计算机辅助孔型设计发展16-17
• 1.4 课题来源及主要研究内容17-19
• 1.4.1 课题来源17
• 1.4.2 研究思路及主要研究内容17-19
• 第2章 重轨孔型设计基础及DEFORM仿真概述19-25
• 2.1 孔型系统设计相关理论19-21
• 2.1.1 总轧制道次的确定19-20
• 2.1.2 各道次变形量的分配20-21
• 2.2 金属在孔型中的流动和变形计算模型21-23
• 2.2.1 轧辊的平均工作半径计算21-22
• 2.2.2 孔型的平均高度系数22
• 2.2.3 孔型轧制的宽展计算公式22-23
• 2.3 DEFORM有限元仿真软件简介23-25
• 2.3.1 有限元方法简介23-24
• 2.3.2 DEFORM-3D简介24-25
• 第3章 重轨孔型参数化系统设计25-40
• 3.1 基于VB的重轨-CARD实现方法25-28
• 3.1.1 Visual Basic6.0 与Auto CAD的连接25-27
• 3.1.2 基于VB的重轨-CARD组成27-28
• 3.2 基于VB的重轨-CARD系统构建28-39
• 3.2.1 产品要求28-29
• 3.2.2 设备参数输入29-30
• 3.2.3 孔型系统的制定30-31
• 3.2.4 精轧孔孔型设计31-35
• 3.2.5 立式孔的设计35-36
• 3.2.6 参数校核36-39
• 3.2.7 数据查询39
• 3.3 本章小结39-40
• 第4章 重轨热轧模拟及孔型参数优化40-58
• 4.1 材料力学性能研究40-43
• 4.1.1 实验设备40-41
• 4.1.2 实验材料41
• 4.1.3 实验方案41-42
• 4.1.4 实验结果42-43
• 4.2 重轨轧制模型的建立43-45
• 4.3 模拟条件的设定45-46
• 4.3.1 网格划分45
• 4.3.2 模拟控制的设置45-46
• 4.3.3 模拟的注意事项46
• 4.4 数值模拟结果分析46-54
• 4.4.1 重轨成形过程分析46-47
• 4.4.2 各轧制道次的应力场分析47-49
• 4.4.3 各轧制道次轧制力分析49-51
• 4.4.4 温度场分析51-52
• 4.4.5 各轧制道次的应变场分析52-54
• 4.5 孔型参数优化54-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第5章 重轨-CARD系统简介58-66
• 5.1 系统概述58-59
• 5.2 应用说明59-65
• 5.3 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果70-71
• 致谢71-72
• 作者简介72

【参考文献】

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本文编号：668788