辊式矫直过程残余应力测试与分析

发布时间：2017-10-01 19:25

  本文关键词：辊式矫直过程残余应力测试与分析

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【摘要】：近年来,随着我国的钢铁工业迅速发展,中厚板作为重要钢铁产品其应用范围在不断扩大,用户对中厚板的质量要求也在不断提高。板材的质量要求包括板形的平直度以及板材残余应力分布情况。矫直机是中厚板生产线上的重要设备,可以保证中厚板的质量,并且直接决定着产品的平直度、残余应力水平以及生产率。中厚板的矫直过程是一个加载卸载交替进行的弹塑性弯曲过程,精确的分析矫直过程非常困难,目前在矫直过程中仍然存在许多问题需要进行分析。矫直机的弯辊功能,能有效的改善板形缺陷,本文针对辊式矫直过程中的弯辊与矫后板材残余应力的关系展开研究,对弯辊矫直过程板材残余应力分布的变化规律进行深入分析。通过实验研究,运用盲孔法和纵向切条法对矫后板材的残余应力展开测试,并与残余应力产生及分布进行理论分析。运用Abaqus软件建立中厚板弯辊矫直有限元模型,研究矫直过程中正负弯辊量矫后残余应力和板材平直度的影响。针对弯辊矫直过程中,支承辊易损坏和发生故障,对支承辊的受力进行在线测试,为完善矫直规程提供依据。研究的结论如下:1)利用盲孔法测试残余应力,重点考虑纵向残余应力的分布,针对来料选择合适的弯辊类型和弯辊量,可以改善板材矫后的整体残余应力水平,不恰当的弯辊将会产生新的板形缺陷。横向残余应力与纵向应力的情况类似,但是变化范围比纵向应力要大。2)变现平直板材裁切后的翘曲变形,是由于纵向纤维长度沿宽度方向分布不均,切条以后的应力释放导致的。利用纵向切条法测试残余应力,探讨板材裁切加工后的屈曲变形与残余应力的关系。沿长度方向同一切条内的应力水平比较接近,施加正弯辊时,整体上边部的应力较低,中部的应力较高。3)运用ABAQUS软件进行仿真模拟,对矫直后板材残余应力的分布情况进行分析,与实验结果进行对比。4)通过支承辊受力测试实验,对矫直过程中支承辊的受力情况进行在线监测,支承辊的载荷存在冲击和不平稳的现象,并且各组支承辊由于安装和来料板型的不同,各自的载荷信号存在差异。
【关键词】：辊式矫直 弯辊 残余应力 有限元模拟 实验
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG333.23
【目录】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 中厚板辊式矫直装备发展现状10-14
• 1.2.1 矫直装备10-12
• 1.2.2 国内外辊式矫直机发展状况12-14
• 1.3 辊式矫直理论研究现状14-17
• 1.3.1 国内外板材辊式矫直理论研究现状15-16
• 1.3.2 国内外板材矫直残余应力研究现状16-17
• 1.4 研究内容17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 板材辊式矫直的基础理论19-36
• 2.1 前言19
• 2.2 板材弹塑性弯曲19-26
• 2.2.1 弯曲变形与曲率19-22
• 2.2.2 弯曲变形与应力情况22-25
• 2.2.3 弹塑性弯曲过程中的力矩25-26
• 2.3 压下模型与辊缝26-30
• 2.3.1 板材弯曲挠度与曲率的关系26-28
• 2.3.2 压弯挠度与压下量的关系28-29
• 2.3.3 压下量与辊缝的确定29-30
• 2.4 矫直力能参数的确定30-32
• 2.4.1 矫直力矩与矫直力的关系30-31
• 2.4.2 矫直力的确定31
• 2.4.3 矫直辊扭矩的确定31-32
• 2.5 弯辊模型32-33
• 2.6 残余应力的解析模型33-35
• 2.7 本章小结35-36
• 第三章 弯辊矫直板材残余应力实验研究36-53
• 3.1 问题描述36
• 3.2 十一辊矫直机试验台简介36-38
• 3.3 残余应力的测试方法38-39
• 3.4 小孔法测量残余应力39-46
• 3.4.1 小孔法的研究和应用现状39
• 3.4.2 小孔法测量残余应力的基本原理39-40
• 3.4.3 实验操作40-43
• 3.4.4 实验数据分析43-46
• 3.5 纵向切条法测试残余应力46-51
• 3.5.1 纵向切条法的原理46-47
• 3.5.2 实验操作47-49
• 3.5.6 实验结果数据分析49-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 辊系受力测试与残余应力分析53-71
• 4.1 引言53-55
• 4.2 实验设备55
• 4.3 实验方案55-56
• 4.4 实验准备56-57
• 4.5 矫直力标定57-61
• 4.5.1 标定步骤57-59
• 4.5.2 标定结果59-61
• 4.5.3 支承辊矫直力测试61
• 4.6 实验结果数据分析61-69
• 4.7 本章小结69-71
• 第五章 Abaqus软件模拟仿真71-84
• 5.1 Abaqus软件介绍71
• 5.1.1 Abaqus简介71
• 5.1.2 Abaqus分析模块71
• 5.2 问题描述71
• 5.3 矫直有限元模型的建立71-81
• 5.3.1 有限元模型建立72-74
• 5.3.2 模拟结果等效应力应变分析74-77
• 5.3.3 模拟结果残余应力分析77-81
• 5.4 支承辊有限元建模仿真81-83
• 5.4.1 支承辊有限元模型的建立81-82
• 5.4.2 计算运行结果分析82-83
• 5.5 本章小结83-84
• 第六章 总结84-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士期间发表的学术论文90-91

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本文编号：955238