【正文】 rfect Full Asymmetrical Rolling) 軋制 ，習慣上稱為全搓軋。 相對的 ， 還存在 IPV 軋制 ( Imperfect Asymmetrical Rolling )， 也稱不完全軋制。 2. 2 異步軋制技術(shù) 特點和應(yīng)用 異步軋制與常規(guī)軋制的根本區(qū)別是 ： 異步軋制時按預(yù)定要求使上、下工作輥的表面產(chǎn)銅陵學院畢業(yè)設(shè)計 5 生一定的速度差 , 這樣就造成了金屬在變形區(qū)內(nèi)流動的特點與常規(guī)軋制不同 , 常規(guī)軋制變形區(qū)內(nèi)金屬相對軋輥有前滑區(qū)和后滑區(qū) , 摩擦力指向中性點。因此 , 其上、下接觸弧的摩擦力 , 軋制壓力和扭轉(zhuǎn)均是對稱的。異步軋制由于上、下輥有速度差 , 上、下輥的中性點不在同一垂直平面內(nèi) , 慢速輥側(cè)中性點向入口側(cè)移動 , 快速輥側(cè)中性點向出口側(cè)移動 , 這樣就形成了變形區(qū)上、下摩擦力方向相反的區(qū)域 , 這個區(qū)域也稱之為搓軋區(qū)。常規(guī)冷軋板帶時 , 由于變形抗力和摩擦阻力作用大 , 單位軋制壓力在中性面處形成了很高的峰值 , 軋制壓力引起軋輥的彈性壓扁變形 , 使軋輥局部半徑增大 ， 造成變形區(qū)長度增大和更大的單位壓力峰值 ， 當軋輥所能夠提供給軋件的最大單位壓力不足以克服單位壓力峰值 ， 不能使軋件產(chǎn)生塑性變形時 ，軋件的厚度就是所謂的最小可軋厚度。 通常 D /h 為 1 000~ 1 500, 即冷軋機軋輥直徑與軋件厚度之比達到 1000 左右 ， 就很難軋制變形了 ， 例如軋輥直徑為120 mm 時 ， 一般最薄只能軋到厚度為 左右 ， 此時 已經(jīng)非常困難了 ， 同時必須有超常的軋制壓力和很多的軋制道 次。因此 ， 常規(guī)軋制很難用較大直徑的軋輥生產(chǎn)極薄帶 , 若生產(chǎn)極薄帶必須采用直徑小而長度大的軋輥 , 并有多級支撐結(jié)構(gòu)的多輥軋機 , 如二十輥軋機 , 其原理就在于此。異步軋制由于存在搓軋區(qū) , 單位軋制壓力不存在摩擦力引起的壓力峰值 ,不會出現(xiàn)上述的變形困難 , 因而在相同的輥徑下 ,異步軋制可以軋制更薄的產(chǎn)品。理論和實踐足以證明 , 異步軋制可以使 D/h 值達到 10000 以上。 如在實驗室直徑 90mm 的四輥軋機上可生產(chǎn)出厚度 0. 0035mm 的薄板帶。帶鋼廠的異步軋機 ,軋輥直徑為 120 mm,現(xiàn)已軋出厚度 mm 的 薄帶鋼 , D /h值達 2021， 且壓下不困難 ,用此軋機生產(chǎn)厚度 的帶鋼 ,選用 的 坯料厚度 為 ， 用四道次即可軋出 , 這是常規(guī)軋機根本達不到的 ， 故異步軋機適宜生產(chǎn)極薄帶材。 張紀文： 變形量對鋼板異步冷軋過程影響的數(shù)值模擬分析 6 第三章 異步冷軋鋼板數(shù)值 分析簡介 DEFORM 模擬軟件綜述 模擬軟件簡介 DEFORM (Design environment for forming)是由美國 Battelle Columbus 實驗室在八十年代早期著手開發(fā)的， 是 國際上最著名的 2D/3D 成形加工和熱處理工藝模擬分析軟件，專為生產(chǎn)實際應(yīng)用而設(shè)計開發(fā)，它能保證用戶縮短設(shè)計、生產(chǎn)周期，優(yōu)化最佳工藝，提高生產(chǎn)率。目前己有的 DEFORM 程序有 ： DEFORM2D(二維 )， DEFORM3D(三維 )，DEFORMPC(微機版 )， DEFORMPC Pro(微機 Pro 版 ),DEFORMHT(熱處理 )。DEFORMTM 突出特色 如下。 (1)該軟件可以對材料流動、鍛造負荷、模具應(yīng)力、晶粒流動性、產(chǎn)品缺陷等進行分析。 (2)它的工藝用途很廣 ， 可以對冷熱過程還有鍛造、拉拔、擠壓、軋制、擺輾等過程進行模擬，分析正火、退火、淬火、回火、滲碳，蠕變、硬等處理對材料性能的影響。 (3)它所適用的設(shè)備較多如液壓鍛機、鍛錘、摩擦壓力機、軋機、擺輾機等機器的模擬過程。 (4)該軟件所涵蓋的材料種類十分豐富，可以實現(xiàn)各種材料的變形模擬。 早期的 DEFORM2D 軟件只能局限于分析等溫變形的平面問題或者軸對稱問題。隨著有限元技術(shù)的日益成熟， DEFORM 軟件也在不斷發(fā)展完善，目前， DEFORM 軟件已經(jīng)能夠成功用于分析考慮力耦合的非等溫變形問題 和三維變形 (DEFORM3D)，此外， DEFORM軟件可視化的操作界面以及強大而完善的網(wǎng)格自動再劃分技術(shù)，都使 DEFORM 這 — 商業(yè)化軟件在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中變得愈來愈實用而可靠。 DEFORM 家族中的 DEFORM3D 是在 — 個集成環(huán)境內(nèi)綜合建模、成形、熱傳導(dǎo)和成形設(shè)備特性進行模擬仿真分析。它適用于熱、冷、溫成形，提供極有價值的工藝分析數(shù)據(jù)。如材料流動、模具填充、鍛造負荷、模具應(yīng)力、晶粒流動、金屬微結(jié)構(gòu)和缺陷產(chǎn)生等情況的分析。 DEFORM3D 功能與 2D 相比，它能夠處理的對象為復(fù)雜的三維零件、模具等，它 具有如下 的 優(yōu)點 。 (1)不在人工干預(yù)下它能夠進行自動網(wǎng)格重劃分，系統(tǒng)中集成了在任何必要時能夠自行觸發(fā)自動網(wǎng)格重劃生成器，生成優(yōu)化的網(wǎng)格系統(tǒng)。如果網(wǎng)格精度要求較高 它就可以將網(wǎng)格劃分的較細密，從而顯著提高計算機的運算效率。 （ 2） 在前處理過程中它可以自動生成邊界條件，這樣可以保證數(shù)據(jù)準確可靠。 （ 3） DEFORM 3D 模型是來自 CAD 系統(tǒng)的面或?qū)嶓w造型的 (STLISLA)格式。 （ 4）它 的成型設(shè)備模 型有液壓壓力機、錘鍛機、螺旋壓力機、機械壓力機、軋機、擺輾機等。 （ 5）它的表面 壓力邊界條件處理功能對解決脹壓成形工藝具有較好的效果。 （ 6）單步模具應(yīng)力分析適用于多個變形體、組合模具、帶有預(yù)應(yīng)力環(huán)時的成形過程分析，所以方便快捷。 （ 7）所使用的材料模型有彈性、剛塑性、熱彈塑性、熱剛粘塑性、粉末材料還有自定銅陵學院畢業(yè)設(shè)計 7 義類型。 （ 8）實體之間或?qū)嶓w內(nèi)部的熱交換 分析既可以通過單獨求解，也可以通過藕合在成形模擬中進行分析求解。 （ 9）具有 FLOWNET 和點跡示蹤、變 形、云圖、矢量圖、力 — 行程曲線等一系列后處理功能，分析結(jié)果全面。 （ 10）具有切片功能，可以顯示工件或模具剖面直觀的分析模擬結(jié)果。 （ 11） 程序具有多聯(lián)變形體處理能力，能夠分析多個塑性工件和組合模具應(yīng)力。 （ 12）后處理中的鏡面反射功能，為用戶提供了高效處理具有對稱面或周期對稱面，并且可以在后處理中顯示整個模型 。 綜上所述 ， 可以知道 DEFORM3D(三維 )是 — 套基于工藝模擬系統(tǒng)的有限元 分析 系統(tǒng)，用于分析各種金屬在成形過程中的三維 (3D)流動情況，為分析數(shù)據(jù) ， 改進成型工藝提供了寶貴的資料， DEFORM3D 應(yīng)用包括鍛造、擠壓、軋制、自由鍛、彎曲等其它成形加工 工藝。 DEFORM 3D 是模擬 3D 材料流動的理想工具。它不僅成型性能好而且使用非常方便。DEFORM 3D 強大的模擬引擎能夠分析金屬成形過程中多個關(guān)聯(lián)對象耦合作用的大變形和熱特性。它所具有的網(wǎng)格重新劃分生成器能夠自動進行網(wǎng)格重劃分，從而避免了人工劃分的不科學性，是模擬精度更高模擬效果更好。 DEFORM3D 的圖形界面可塑性更好。使用戶分析數(shù)據(jù)和觀察數(shù)據(jù)分析結(jié)果的有效工具。 DEFORM 3D 還提供了幾何操縱修正工具。 DEFORM 3D 延續(xù)了 DEFORM2D 系統(tǒng)幾十年來 — 貫秉承的力 保計算準確可靠的傳統(tǒng)。在最近的國際范圍復(fù)雜零件成形模擬招標演算中， DEFORM3D 的計算精度和結(jié)果可靠性得到了普遍的認可。 材料 模型 的建立 材料力學模型是影響成形載荷的重要因素，是金屬塑性成形問題中的重點，常用的材料模型有彈塑性、剛塑性、熱彈塑性、熱剛塑性及自定義類型等。本次模擬為 異步冷軋鋼板的 模擬，因此可采用 鋼塑性的鋼材 作為坯料，根據(jù) DEFORM中提供可選擇的材料力學模型， 加上任務(wù)書的要求，綜合考慮， 選取 AISI_1045_(201200)。 網(wǎng)格劃分與重劃分 在有限元分析求解中，網(wǎng)格質(zhì)量的好壞直接影響到求解的效率和精度。對于復(fù)雜 的 大變形金屬成形過程，往往難以用 — 成不變的單元網(wǎng)格把變形過程模擬完 。這是因為，在非穩(wěn)態(tài)的復(fù)雜型腔金屬塑性成形過程的有限元模擬中，當工件的某些邊界網(wǎng)格與模具邊界相干涉時，將會使模擬結(jié)果產(chǎn)生誤差 ； 此外，大金屬變形會使初始網(wǎng)格產(chǎn)生畸變，如果仍把畸變的網(wǎng)格形狀作為增量計算的參考狀態(tài)，就會導(dǎo)致計算精度降低，引起不收斂，嚴重時甚至不能繼續(xù)進行計算。所以對模具型腔定形部位應(yīng)選用小的網(wǎng)格尺寸。另外，在金屬成形過程中，材料在流動時極易產(chǎn)生網(wǎng)格畸變，雖然 DEFORM3D 軟件具有良好的網(wǎng)格自動劃分和重劃分功能 ，但對變形劇烈部位 然 可采用局部加密的原則?？傊?，網(wǎng)格重劃分 (其流程見圖 31 所示 )的最重要任務(wù)就是將依賴于變形歷史的變形場量，如應(yīng)力、應(yīng)變場等，準確地從舊網(wǎng)格系統(tǒng)傳遞到新網(wǎng)格系統(tǒng)中去，同時還需把舊網(wǎng)格系統(tǒng)的工件與模具接觸狀態(tài)張紀文： 變形量對鋼板異步冷軋過程影響的數(shù)值模擬分析