【正文】 cture. With increasing the international petition in steel market，the importance of these parameters are recognized by steel enterprises and research departments in nations. Regarding hot strip rolling, one part is to perform thickness reduction at high temperatures, while the other is to achieve grain refinement of austenite, which generally leads to good mechanical properties. The former,dimension accuracy, is mainly determined by the process parameters of hot rolling。并對避免系統(tǒng)發(fā)生共振提出一定建議；(3)利用ANSYS軟件完成對主傳動系統(tǒng)的靜力分析，得出了傳動系統(tǒng)工作時的受力情況，對掌握軋機(jī)工作狀態(tài)提供了一定的依據(jù)；(4)利用ANSYS軟件完成對接軸插頭的優(yōu)化。此結(jié)果是在考慮了便于加工的前提下得到的。(11)查看設(shè)計序列結(jié)果（OPT）和后處理（POST1/POST26）。(3)提取并指定狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)（POST1/POST26）。例如，隨機(jī)優(yōu)化分析的迭代次數(shù)是可以指定的。實(shí)際上，所有可以參數(shù)化的ANSYS選項(xiàng)都可以作優(yōu)化設(shè)計[16]。接觸正是為了完善約束的類型，讓模擬的環(huán)境更加接近現(xiàn)實(shí)，從而得到更確切的模態(tài)。4)施加約束:在所有軸承所在軸頸添加徑向約束，軸肩添加軸向約束。綜上模態(tài)分析可知，模態(tài)分析時除零位移約束外，其他任何外部激勵均無法影響零件的固有振型和固有頻率，從而證明模態(tài)是零件的固有屬性，不受外部激勵干擾；理論上存在多少階自由度便有多少階模態(tài)，零位移約束的存在并不是改變零件的固有振型和固有頻率，而是為了降低自由度，模擬真實(shí)環(huán)境下外界對零件的約束作用，從而進(jìn)一步確定哪些模態(tài)是真實(shí)環(huán)境下才會發(fā)生的，以便人為避免共振發(fā)生，降低風(fēng)險，使生產(chǎn)更安全。若共振發(fā)生，將對整個傳動系統(tǒng)乃至生產(chǎn)造成嚴(yán)重后果。2)由于斜齒輪外形比較復(fù)雜，所以采用10節(jié)點(diǎn)的四面體單元（solid92），自由方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元尺寸設(shè)定為120mm,網(wǎng)格模型如圖435，共94186節(jié)點(diǎn)，87477單元。3)材料屬性:材料為，其機(jī)械性能如下：。4)施加約束:如圖423所示在軸承位置添加徑向約束，軸肩處添加軸向約束。模態(tài)分析所的最終目標(biāo)在是識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的振動特性分析、振動故障診斷和預(yù)報以及結(jié)構(gòu)動力特性的優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)?；ㄦI軸套網(wǎng)格模型及約束載荷分布如圖419和420。曲線中出現(xiàn)兩個峰值，左為等效壓應(yīng)力，右為等效拉應(yīng)力?；ㄦI齒所受最大等效應(yīng)力約為，取安全系數(shù)為7，將花鍵齒所受最大等效應(yīng)力乘以安全系數(shù)，則。1)模型的建立在Pro/E軟件中建立實(shí)體模型，通過專用接口把實(shí)體模型直接導(dǎo)入到ANSYS中完成有限元模型的建立。材料屈服極限為，輪齒受到的應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的屈服極限，取安全系數(shù)為7，則，顯而易見，各項(xiàng)數(shù)值均在需用范圍之內(nèi)。綜合分析以上圖片和曲線，應(yīng)力、應(yīng)變值不是沿著齒廓線呈線性變化，而是呈現(xiàn)時大時小，這與端面齒廓線的形狀有關(guān)，端面齒廓線是漸開線而且齒根圓附近有過渡圓角，由于曲面齒廓和過渡圓角的影響使載荷呈非線性分布。齒輪軸采用材料為，其屈服極限為[13]，輪齒和輪轂受到的應(yīng)力均遠(yuǎn)小于材料的屈服極限。2)網(wǎng)格劃分：考慮到斜齒輪外形不規(guī)則，而且齒廓形狀復(fù)雜，齒根部位幾何形狀變化較大，應(yīng)力集中現(xiàn)象較為嚴(yán)重，因此，為了能反映出該區(qū)域內(nèi)應(yīng)力的急劇變化，并較好的嚙合齒根邊界，采用10節(jié)點(diǎn)的四面體單元劃分網(wǎng)格[11]。軟件提供了100種以上的單元類型，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。同時，為這一方法的理論基礎(chǔ)做出了基礎(chǔ)貢獻(xiàn)。Pro/Engineer較早把“特征”和“特征添加”的概念和方法運(yùn)用在三維模型的創(chuàng)建中，具有基于特征的全參數(shù)化的強(qiáng)大三維建模功能。軋機(jī)主傳動系統(tǒng)扭振研究主要側(cè)重兩個方面。在軋鋼機(jī)生產(chǎn)過程中，由于其特殊的工藝制度，如頻繁的啟動和制動、軋件的突然咬入和拋出，都會引起軋機(jī)負(fù)荷的突然變化，盡管某些軋機(jī)主傳動系統(tǒng)的安全系數(shù)取得很大，仍然發(fā)生不少靜態(tài)理論分析無法解釋的設(shè)備事故[4]。隨著計算機(jī)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，各種行之有效的數(shù)值計算方法得到了巨大的發(fā)展[2]。現(xiàn)實(shí)又迫切希望知道軋機(jī)主傳動系統(tǒng)的真實(shí)工作狀況。Main drive。由于軋制現(xiàn)場工作環(huán)境的限制，對軋機(jī)主傳動系統(tǒng)組成零件的應(yīng)力應(yīng)變測試平時無法進(jìn)行。要獲取這些信息，掌握軋機(jī)主傳動系統(tǒng)工作狀況，通過有限元分析方法就可實(shí)現(xiàn)了。FEM。用有限元分析的方法便可以解決這一難題。而有限元方法則是計算機(jī)誕生后，在計算數(shù)學(xué)、力學(xué)和計算工程領(lǐng)域里誕生的最有效的計算方法，它在冶金設(shè)備中獲得廣泛應(yīng)用，已成為冶金設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計、強(qiáng)度分析實(shí)用、可靠、方便的一種方法。從動力學(xué)的角度分析，這類載荷會引起軋機(jī)主傳動系統(tǒng)的扭振，導(dǎo)致主傳動系統(tǒng)扭矩值的突然變化，形成一定的破壞能力。一方面是研究扭矩放大系數(shù)(TAF)，以判斷劇振發(fā)生時主傳動系統(tǒng)的最大動負(fù)荷。Pro/Engineer軟件也包括工程分析模塊(Pro/M)，他的主要作用是進(jìn)行有限元分析，但該功能模塊相對于一些專業(yè)的有限元分析軟件，提供的單元類型少，網(wǎng)格劃分能力較弱，而且求解的結(jié)果處理也相對繁瑣?！镀矫鎽?yīng)力分析的有限單元法》的論文中首先使用“有限單元法（FEM，F(xiàn)inite Element Method)”一詞，此后這一名稱得到了廣泛承認(rèn)。該軟件有多種不同版本，可以運(yùn)行在從個人機(jī)到大型機(jī)的多種計算機(jī)設(shè)備上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。3)材料屬性:齒輪軸的材料為，其機(jī)械性能如下：。取安全系數(shù)為7（軋鋼機(jī)安全系數(shù)不得小于5）[20], 則，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均符合要求。由于應(yīng)力、應(yīng)變曲線非常相似，可以得知應(yīng)變隨應(yīng)力而變化，等效應(yīng)力越大的地方等效應(yīng)變也越大。如圖49所示，中間齒輪正常工作時產(chǎn)生的最大等效應(yīng)變?yōu)?。有限元模型簡?忽略微小結(jié)構(gòu)對分析的影響。材料為，屈服極限為，無論是承載齒還是花鍵齒，所受應(yīng)力均遠(yuǎn)小于材料屈服極限，可見大齒輪正常工作時不會出現(xiàn)過載破壞現(xiàn)象。大齒輪所受應(yīng)力均遠(yuǎn)小于材料性能指標(biāo)，可見大齒輪完全滿足工作需要，并有較高的安全系數(shù)。 圖419 花鍵軸套網(wǎng)格模型 圖420 花鍵軸套約束及載荷分布圖花鍵軸套靜力分析：圖421 花鍵軸套等效應(yīng)力分布圖 圖422 花鍵軸套等效應(yīng)變分布圖由圖421可知花鍵軸套所受最大等效應(yīng)力為，最大應(yīng)力發(fā)生在截面突變處；花鍵齒出所受最大等效應(yīng)力約為；由圖422可知最大等效應(yīng)變同樣發(fā)生在截面突變處，大小為。 模態(tài)分析技術(shù)的應(yīng)用可歸結(jié)為一下幾個方面: 評價現(xiàn)有結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動態(tài)特性；在新產(chǎn)品設(shè)計中進(jìn)行結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的預(yù)估和優(yōu)化設(shè)計；診斷及預(yù)報結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障；控制結(jié)構(gòu)的輻射噪聲；識別結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的載荷。5)施加載荷:將扭矩轉(zhuǎn)換為力，再用力除以齒形面的面積，將算得的壓力數(shù)值加到此面上；將電機(jī)傳導(dǎo)過來的扭矩轉(zhuǎn)換為集中力施加于軸頸上。4)施加約束:如圖429所示在孔內(nèi)側(cè)施加全約束。3)材料屬性:材料為，其機(jī)械性能如下：。實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)避開這一頻率區(qū)域。以上便是零位移約束存在的意義。5)邊界條件:采用節(jié)點(diǎn)直接連接的方式來模擬不同零件之間的接觸行為，并耦合嚙合部位切向自由度模擬嚙合行為[15]。但是在分析時很難在單個零件上添加接觸類型的約束，整體分析時恰提供了這一便利。ANSYS程序提供了兩種優(yōu)化的方法，這兩種方法可以處理絕大多數(shù)的優(yōu)化問題。隨機(jī)計算結(jié)果的初始值可以作為優(yōu)化過程的起點(diǎn)數(shù)值。(4)在ANSYS數(shù)據(jù)庫里建立與分析文件中變量相對應(yīng)的參數(shù)。圖51 優(yōu)化循環(huán)示意圖優(yōu)化前靜力分析結(jié)果如圖52所示。在ANSYS優(yōu)化設(shè)計中，最重要的是參數(shù)化建模和對參數(shù)的控制。采用命令流方式完成參數(shù)建模、參數(shù)控制、參數(shù)提取等，最終得到優(yōu)化結(jié)果，并考慮實(shí)際生產(chǎn)活動，對優(yōu)化結(jié)果作出適當(dāng)調(diào)整。 whereas the latter is dominated by recrystallization, grain growth, and transformation, which depends on the process parameterssuch as reduction, temperature, and cooling speed after rolling. Hence, it is very important to study the effects of the rolling process parameters on the physical dimension and the mechanical properties he products,At present, the bination of physical metallurgy with the puter numerical simulation technique, especially the finite element method (FEM) is an effective method of predicting the microstructural evolution aw during metal forming and the mechanical property of the final product and olving several general problems in industrial production. Using F E M , the simulation of hot strip rolling processes coupling multivariable has been applied widely in many countries with an objective to optimize the rolling process parameters and to improve the product quality.1 Mathematical ModelThree main parts are involved in the FEM mod el. The first is the calculation of the metal flow of the workpiece in the roll gap to obtain the distribution of strain, stress, and strain rate. The second is the putation of the temperature fields of the strip and the roll. The last part is the determination of the microstructural evolution such as the grain size, the recrystallized fraction, and the cooling transformation. The analysis of the hot strip rolling process makes use of the rigidviscoplastic FEM based on the flow formulation of the penalized form of the in pressibility. According to the variational principle, the basic equation for the finiteelement formulation is expressed as：where is equivalent stress； s equivalent strainrate。 and is heat generation. The heat transfer mechanism during hot rolling is very plex. The heat loss between stands is mainly caused by the convection and radiation to the air, and more rapid during descaling or cooling by water. After the rolled stock enters the rolling deformation region, heat generation occurs because of the deformation energy and the friction work at the contact surface.Austenite grain evolution of hot deformation is one of the physical metallurgical phenomena in hot strip rolling, and its evolution pattern mainly consists of four types, namely, dynamic recrystallization (DRX) during hot deformation, static recrystallization ( SRX) , and metadynamic recrystallization(MRX) aft