【正文】 量的增加而減小 。同時 本課題組的其他同學(xué)也給了我寶貴的建議和指導(dǎo)，才使 我的課題得以順利完成，更離不開各位授課老師幾年來悉心的教導(dǎo)和鼓勵。 因?yàn)樽陨碇R有限，因此在論文中可能會有一些不足之處，請各位老師和同學(xué)給予批評和 最后 指導(dǎo) ，衷心感謝那些默默支持我的 導(dǎo)師， 親人和朋友，在這里請接受我真摯的謝意。 本次畢業(yè)設(shè)計是在指導(dǎo)老師張 金標(biāo) 的精心指導(dǎo)下完成的。 張紀(jì)文： 變形量對鋼板異步冷軋過程影響的數(shù)值模擬分析 20 小結(jié) 本課題 為 變形量對鋼板異步 冷 軋過程影響的數(shù)值模擬分析， 設(shè)計好軋制方案，用DEFORM 軟件 進(jìn)行異步軋制模擬，然后 進(jìn)入 DEFORM 后處理界面進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。上輥速度大于下輥，由于 摩擦力的作用，軋件與上輥接觸區(qū)的摩擦力 是逆著 上 輥旋轉(zhuǎn)的方向， 軋件與下輥接觸區(qū)的摩擦力是沿 著 下 輥旋轉(zhuǎn)的方向，所以在這兩個區(qū)域內(nèi)，必然存在著一個摩擦力為 零 的中性層，它的位置是隨著上輥轉(zhuǎn)速的增加而越接近上輥，此時摩擦力逆著軋輥轉(zhuǎn)動方向的區(qū)域增大，摩擦力阻礙軋件 速度增加。 軋件的彎曲是一個錯綜復(fù)雜的問題，并非完全是摩擦力作用的結(jié)果，來料厚度、變形程度、軋件上下表面溫度等 均對其有影響，也與搓軋區(qū)在變形區(qū)所占比例有關(guān)。 金屬塑性成形中的塑性斷裂是一個復(fù)雜的過程，塑性裂紋的出現(xiàn)是變形區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變速率、溫度以及變形材料 抵抗塑性斷裂的能力共同作用的結(jié)果。而當(dāng)壓下量繼續(xù)增大時，異步軋制的優(yōu)勢又能突顯，所以方案 8 的軋制力、等效應(yīng)力、最大主應(yīng)力轉(zhuǎn)而下降。 在異步軋制條件下，由于兩輥之間有速度差，使得快輥與慢輥之間會產(chǎn)生切應(yīng)力， 這種切應(yīng)力除了抵消摩 擦阻力產(chǎn)生的“摩擦峰”之外，還可發(fā)揮對軋件產(chǎn)生剪切變形的作用，從而大大降低了軋制力，并改善了軋件的變形條件。 因?yàn)殡S著壓下量 的增加，軋件發(fā)生塑性變形所需要的能量增加 ，由能量守恒定律可知，外力做的功變大，軋制力增加。故以后每一方案所做的速度差都取第四十步，這樣方便做縱向比較。計算出 方案 2， 時間段 為 ～ 的平均損傷值。圖中可清楚地看出 軋件在時間 時已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定軋制階段， 將其 數(shù)據(jù) 導(dǎo)出 ，取 其中較為規(guī)則 平整 的一段，即 ～ 時間段的軋制力數(shù)據(jù)。 穩(wěn)軋階段步長及時間參數(shù)輸入見 圖 51（ b）。 2) 穩(wěn)定軋制階段。壓下量越大，寬展就越大。摩擦因數(shù)與尺寸參數(shù)和軋制平均單位壓力都有影響。為了簡化分析問題，提出了多銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 種假設(shè)，建立了多種摩擦力數(shù)學(xué)模型，常用的方法有常摩擦因子模型、庫侖摩擦定律、線性粘摩擦定律以及反正切摩擦模型等。 對于軋件的網(wǎng)格劃分，因?yàn)樗谀M軟件中是作為工件出現(xiàn)，則應(yīng)選同 — 尺寸作為單元大小對整體進(jìn)行劃分，雖然在模擬求解過程會有網(wǎng)格重劃分現(xiàn)象，據(jù)上所述，也可采取重新劃分網(wǎng)格原則來處理，因?yàn)樵诒敬?異步冷 軋模擬過程分為咬入階段和穩(wěn)定軋制兩個階段。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(xué)模型， 加上任務(wù)書的要求，綜合考慮， 選取 AISI_1045_(201200)。DEFORM 3D 強(qiáng)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。 （ 8）實(shí)體之間或?qū)嶓w內(nèi)部的熱交換 分析既可以通過單獨(dú)求解，也可以通過藕合在成形模擬中進(jìn)行分析求解。 (1)不在人工干預(yù)下它能夠進(jìn)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)。 (3)它所適用的設(shè)備較多如液壓鍛機(jī)、鍛錘、摩擦壓力機(jī)、軋機(jī)、擺輾機(jī)等機(jī)器的模擬過程。理論和實(shí)踐足以證明 , 異步軋制可以使 D/h 值達(dá)到 10000 以上。 相對的 ， 還存在 IPV 軋制 ( Imperfect Asymmetrical Rolling )， 也稱不完全軋制。 異步軋制時 ， 由于上下軋輥的線速度不同 ， 中性面將發(fā)生偏移 ，表現(xiàn)在輥縫出口端軋材中性面偏向快速輥一側(cè)。異步軋制軋件在咬入時 , 其頭部 首先與軋輥接觸， 且上輥比下輥的線速度高。 近些年來 ，隨著對產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高， 對板帶材表面質(zhì)量 和 板形等要求 也 越來越高 , 所以能有效控制板型的各種軋機(jī)也相繼出現(xiàn)， 如 : 液壓彎輥技術(shù)、 CVC、 HC、 PC 及 WRS軋機(jī)等 。相關(guān)鋼鐵廠和單位 都有 很多 從事 于 異步軋制 理論和實(shí)踐應(yīng)用的研究工作者。 40 年代初 至今 ， 已有多個國家開展了異步軋制技術(shù)研究。據(jù)以上分析 ， 異步軋制具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，以此優(yōu)點(diǎn)為研究方向，研制 出了很多與之相應(yīng)的異步軋機(jī)。 異步軋制是為了降低軋制壓力 和設(shè)備重量 ，提高 軋制 加工效率 和產(chǎn)品精度 而發(fā)展起來的一種新的 軋制 壓力加工技術(shù)。如冷軋帶鋼的工藝過程為 表面準(zhǔn)備、冷軋、熱處理、冷軋、成品檢驗(yàn)、上油包裝。異步軋制變形區(qū)的 主要特點(diǎn) 表現(xiàn)在橫切變形區(qū) 內(nèi) ， 與上下輥接觸的軋件材料 表面 所受 摩擦力沿中性面 呈 相反 方向 ，形成 了剪切變形， 從而導(dǎo)致 軋材 材料 的中心具有 比較大的剪切力，這樣會使軋制 變形抗力減小，單位軋制壓力 隨之降低。二， 復(fù)合薄板的生產(chǎn)，熱態(tài)復(fù)合軋制時，生產(chǎn)過程的 氧化和脆性金屬化合物問題影響很大，而異步軋制冷軋復(fù)合薄板，可很好地解決 此種問題 ，生產(chǎn)出的復(fù)合薄板復(fù)合強(qiáng)度高，表面光潔。 北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、哈爾濱工業(yè) 大 學(xué) 、鋼 鐵 研 究 總院、鞍 山 鋼 鐵集團(tuán)、攀枝花鋼 鐵集團(tuán)、新余鋼鐵集團(tuán) 等 眾多科研 單位 已有 課題組從理論和 實(shí)踐 上對異步軋制新技術(shù)進(jìn)行 了廣泛地 研究 。 搞清楚異步軋制過程中， 不同的軋制工藝參數(shù)對軋件變形和組織變化 規(guī)律的影響， 才能得到先進(jìn)的 異步軋制 生產(chǎn)工藝 ， 拓寬異步軋制工藝的應(yīng)用范圍。 圖 21 為 異步軋制原理圖。在軋制過程中 ， 常規(guī)軋制時上下輥的中性角相等 ， 軋制變形區(qū)金屬在前滑區(qū) ， 后滑區(qū)上下表面摩擦力都是指向中性面 ， 中性面附近單位壓力驟增 ， 使平均單位軋制壓力增大 ，阻礙金屬變形。 a) 同步軋制變形區(qū)受力圖 b) 異步軋制變形區(qū)受力圖 圖 22 軋制變形區(qū)受力 圖 a) 同步軋制 b) 異步軋制 圖 23 變形區(qū)的摩擦力分布 圖 理想的異步軋制條件為 ： 軋材中性面沿快速輥出口 ， 沿慢速輥進(jìn)入 ， 稱為 PV( Perfect Full Asymmetrical Rolling) 軋制 ，習(xí)慣上稱為全搓軋。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。 (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(jìn)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。 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(diǎn) 。 （ 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(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 義類型。它不僅成型性能好而且使用非常方便。 材料 模型 的建立 材料力學(xué)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(diǎn)，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。 對軋輥進(jìn)行網(wǎng)格劃分的總的前提：只要與軋件接觸的表面，力求保證它們的形狀不失真，即其輪廓尺寸在被離散化后與實(shí)際相差無幾，能無限接近其 外形。 金屬塑性成形中 摩擦力的作用機(jī)理是 — 個復(fù)雜的問題，它是不斷變化的，同時受軋輥 、軋件材料、溫度、 成形速度以及變形量等因素的綜合影響。 隨著軋制速度的提高，摩擦因數(shù)降低。 軋制方案的確定 此次模擬研究的是異步冷軋鋼板變形量的影響，壓下量的確定 將 直接影響軋制過程和寬展的形成。 為了保證順利咬入， 在 shape rolling 1 中 ，設(shè)定合適的摩擦系數(shù)，一般可取比穩(wěn)定軋制時較大的值， 通過 移動 軋件 使之與軋輥相互接觸； 同時增加推塊起輔助咬入 的作用 ， 但得保證推塊的速度小于 軋輥的水平線速度， 否則模擬過程中可能出現(xiàn)軋件在外加推塊的作用下發(fā)生彎曲；上下輥速度相同也有利于咬入階段的順利進(jìn)行，故咬入階段可設(shè)為等速軋制。在穩(wěn)定扎制階段軋件前進(jìn)L，而軋件每步前進(jìn) 1mm， 由于咬入階段行進(jìn)的距離較短，為保證得到較為穩(wěn)定的軋制階段，可使軋件前進(jìn)較多的距離，設(shè) 步數(shù)為 95，設(shè)置 step increment 選項為仍為 1 ， time per step 要根據(jù)快 輥的速度設(shè)定，軋件每步前進(jìn) 1mm， 根據(jù)上輥轉(zhuǎn)速及輥徑可計算出 軋輥的水平線速度大約為 136mm/s 故 Δ t=1／ 136=。當(dāng)然咬入階段屬于不穩(wěn)定軋制，軋制力曲線波動必然較大且不規(guī)則，這也能區(qū) 分 咬入和穩(wěn)軋階段。圖 55 為損傷值分布曲線。 由于步數(shù)不同，其速度差