不锈钢铁屑芯复合轧制有限元模拟

发布时间：2020-12-26 04:51

　　传统铁屑回收一般采用直接投炉、压块成型等方法,回收过程中会产生大量污染物。采用固态回收铁屑,可以取消金属回炉液化的过程,减少环境污染,实现资源的循环利用。目前我国对铁屑的固态回收方面研究较少,不锈钢与铁屑的复合理论及实验数据都十分匮乏。为此,本文应用MSC.Marc有限元软件对不锈钢铁屑芯复合轧制过程进行模拟,对比分析了不同轧制条件对复合结果的影响。本文首先介绍了不锈钢复合板国内外研究现状、生产方法及铁屑固态回收现状,为后续模拟提供了理论支持。研究了弹塑性有限元法及粉末材料模型,确定了泊松比、弹性模量、屈服强度等相关参数。粉末材料在变形过程中由于孔隙的存在,体积不变定律已不再适用,粉末材料的变形遵循质量不变条件,因此采用Shima-Oyane本构模型作为铁屑材料屈服准则。采用建立的有限元模型,分析了不同厚度的覆层不锈钢在轧制过程中轧件宽展、铁屑相对密度等变化;研究了不同首道次压下量轧制过程中轧件横向尺寸,复合厚度比及组元变形量的变化情况等;考察了轧制道次、覆层材料、铁屑量以及轧辊直径等对轧制结果的影响。通过研究发现铁屑采用粉末体结构,模拟结果与实验结果更为接近。增大不锈钢壁厚,增大首道... 

【文章来源】：燕山大学河北省

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 复合板国内外研究进展
        1.1.1 实验研究
        1.1.2 理论研究
    1.2 复合板生产方法
        1.2.1 固-固相复合法
        1.2.2 固-液相复合法
        1.2.3 液-液相复合法
    1.3 有限元商业软件的发展
    1.4 铁屑固态回收的研究现状
    1.5 课题的来源及意义
    1.6 研究内容
第2章 弹塑性有限元理论
    2.1 弹塑性本构关系模型
    2.2 弹塑性有限元基本方程
        2.2.1 形函数矩阵
        2.2.2 几何矩阵
        2.2.3 弹塑性矩阵
    2.3 粉末成形热弹塑性问题基本方程
    2.4 隐式静力学和隐式动力学分析
    2.5 非线性有限元求解流程
    2.6 非线性有限元求解的方法
    2.7 本章小结
第3章 粉末材料模型及相关参数的确定
    3.1 材料屈服准则
        3.1.1 致密材料的屈服准则
        3.1.2 粉末材料的屈服准则
    3.2 粉末材料的变形与致密化特征
        3.2.1 质量不变条件
        3.2.2 粉末材料的致密化
    3.3 粉末材料泊松比
    3.4 粉末材料弹性模量
    3.5 粉末材料屈服强度
        3.5.1 屈服强度与密度的关系
        3.5.2 铁屑屈服强度的确定
    3.6 本章小结
第4章 不锈钢铁屑芯复合轧制的数值模拟
    4.1 不锈钢铁屑芯轧制模型的建立
        4.1.1 工艺参数的确定
        4.1.2 轧制模型的简化
        4.1.3 几何模型建立与网格生成
        4.1.4 轧件咬入条件的建立
        4.1.5 边界条件的确定
        4.1.6 力学条件
    4.2 不锈钢与铁屑结合的判断
    4.3 模拟结果分析
        4.3.1 不锈钢铁屑芯复合变形
        4.3.2 接触应力分析
        4.3.3 轧后壁厚分布规律
        4.3.4 不同轧制模型比较
    4.4 本章小结
第5章 不锈钢铁屑芯复合轧制理论研究
    5.1 不锈钢壁厚对复合轧制的影响
        5.1.1 不锈钢壁厚对轮廓尺寸的影响
        5.1.2 不锈钢壁厚对铁屑相对密度的影响
        5.1.3 不锈钢壁厚对接触法向应力的影响
        5.1.4 不锈钢壁厚对轧制力的影响
    5.2 首道次压下量对复合轧制的影响
        5.2.1 首道次压下量对壁厚的影响
        5.2.2 首道次压下量对横向尺寸的影响
        5.2.3 首道次压下量对复合厚度比的影响
        5.2.4 首道次压下量对组元变形量的影响
    5.3 轧制道次对复合轧制的影响
    5.4 不同覆层材料轧制对比
    5.5 不同铁屑量轧制对比
    5.6 轧辊直径对复合轧制的影响
    5.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：2939071