【正文】 因?yàn)樽陨碇R(shí)有限，因此在論文中可能會(huì)有一些不足之處，請(qǐng)各位老師和同學(xué)給予批評(píng)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(qǐng)接受我真摯的謝意。浪費(fèi)了自己特別多的時(shí)間，從此次犯的錯(cuò)誤汲取了很大的教訓(xùn)，做事不能急于求成，而應(yīng)按部就班，得培養(yǎng)自己嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng) 。更重要的是培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，我的 思維得到了很好的鍛煉 。同時(shí) 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(kāi)各位授課老師幾年來(lái)悉心的教導(dǎo)和鼓勵(lì)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師張 金標(biāo) 的精心指導(dǎo)下完成的。 以上結(jié)論只是在幾組方案下模擬而得，所得模擬數(shù)據(jù)不能排除偶然性的結(jié)果；對(duì)于方案七的只是鑒于可能性而言，應(yīng)該再對(duì) DEFORM 模擬方案進(jìn)行修改，以證實(shí)以上結(jié)論。但是方案 7 出現(xiàn)了嚴(yán)重的偏離，于是可以得到 如下結(jié)論：在給定異速比的情況下，會(huì)在某一壓下量下出現(xiàn)異于異步軋制的可能，即異步軋制的特點(diǎn)被嚴(yán)重削弱。 由表格或關(guān)系曲線 可知，在 異步 冷軋過(guò)程中隨著軋件 壓下量的增加，軋制力、等效應(yīng)變、等效應(yīng)力、最大 主應(yīng)力 、 損傷值大部分 是逐漸增加的； 軋件出輥處速度差一般 卻隨著壓下量的增加而減小 。 張紀(jì)文： 變形量對(duì)鋼板異步冷軋過(guò)程影響的數(shù)值模擬分析 20 小結(jié) 本課題 為 變形量對(duì)鋼板異步 冷 軋過(guò)程影響的數(shù)值模擬分析， 設(shè)計(jì)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。 最佳模擬方案的確定 隨著壓下量 的增加，軋件發(fā)生塑性變形所需要的能量增加 ， 引起軋制力和等效應(yīng)力增銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 加 ，從而導(dǎo)致能耗增加； 最大主應(yīng)力的大小決定了 材料 是否出現(xiàn)裂縫和受剪切破壞 ，所以最大主應(yīng)力不能過(guò)大；損傷值不能過(guò)大，否則會(huì)產(chǎn)生微觀裂紋和材料疏松；增大壓下量可以提高生產(chǎn)率。 綜合考慮壓下量、接觸弧形狀、摩擦條件、進(jìn)出口處的單位秒流量等因素 ，可能會(huì)引起與下輥接觸的材料速度大于與上輥接觸的材料，這就導(dǎo)致異速比為 的曲線在壓下量為 。一般隨著異速比的增加， 搓軋區(qū)也在增大，這種不均勻的 現(xiàn)象更為劇烈。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(gè)區(qū)域內(nèi)，必然存在著一個(gè)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(shí)摩擦力逆著軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)方向的區(qū)域增大，摩擦力阻礙軋件 速度增加。 軋件出輥處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)水平速度 分析 利用 DEFORM 后處理的數(shù)據(jù)，以壓下量為橫坐標(biāo)， 軋件出輥處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)水平速度 為縱坐標(biāo)，在 origin 軟件中做出相應(yīng)曲線，所作的圖為 68。所以 隨著壓下量 增加，彎曲可能會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)。 考慮到軋件上下表面有 溫差，軋件會(huì)向溫度較低的一面彎曲。 軋件的彎曲是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的問(wèn)題，并非完全是摩擦力作用的結(jié)果，來(lái)料厚度、變形程度、軋件上下表面溫度等 均對(duì)其有影響，也與搓軋區(qū)在變形區(qū)所占比例有關(guān)。 a) b) c) d) 圖 66 方案 14 軋件的彎曲示意圖 對(duì)應(yīng)的壓下量 a）為 b）為 c)為 d)為 a) b) c) d) 圖 67 方案 58 軋件的彎曲示意圖 對(duì)應(yīng)的壓下量 a）為 b）為 c)為 d)為 張紀(jì)文： 變形量對(duì)鋼板異步冷軋過(guò)程影響的數(shù)值模擬分析 18 上輥線速度大于下輥線速度，使得軋件上部分的 材料 秒流量大于下半部分，軋件向軋輥線速度較小的一側(cè)彎曲。而以上對(duì)損傷值 和壓下量關(guān)系的研究為此提供一定依據(jù)，對(duì)于指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐十分有 用。當(dāng)達(dá)到材料的損傷值的極限后，此部位材料首先產(chǎn)生微觀裂紋，裂紋在交變應(yīng)力作用下 ，沿著中心線的軋制方向擴(kuò)展，從而形成此處材料的疏松，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生宏觀的孔腔。 金屬塑性成形中的塑性斷裂是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)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。 損傷值分析 利用 DEFORM 后處理的數(shù)據(jù)，以壓下量為橫坐標(biāo)， 損傷值為 縱坐標(biāo)，在 origin 軟件中做出相應(yīng)曲線， 所作的圖為 65。圖 64 中可以看出模 擬方案 7 即異速比 、壓下量為 50%時(shí)，最大主應(yīng)力出現(xiàn)峰值， 這也與圖 61 和 63 軋制力和等效應(yīng)力在方案 7 是出現(xiàn)峰值相對(duì)應(yīng)。這種推測(cè)也可由后面軋件彎曲示意圖來(lái)證實(shí)，其它七個(gè)方案的軋件向下彎曲，而方案 7 軋件向上彎曲。而當(dāng)壓下量繼續(xù)增大時(shí)，異步軋制的優(yōu)勢(shì)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。方案 7 出現(xiàn)軋制力、等效應(yīng)力、最大主應(yīng)力突然變大的原因可能為：在此實(shí)驗(yàn)方案下即異速比為 、 壓下量為 50%的冷軋時(shí) ,綜合考慮壓下量、接觸弧形狀、摩擦條件、進(jìn)出口處的單位秒流量等因素導(dǎo)致的結(jié)果是慢速輥接觸弧上為 前 滑，快速輥接觸弧上為 后 滑， 即 異步軋制消除外摩擦對(duì)金屬變形的阻礙作用的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有得到體現(xiàn)。 反應(yīng)在圖 61 和 63 中，就是除了方案 7，其它的方案在 壓下量相同的情況下，異速比為 的軋制力和等效應(yīng)力都小于異速比為 的。在壓下量一定的條件下，異速比越大，平均單位壓力越小，軋制壓力降低的幅度越大。 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(huì)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(duì)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。 軋制力、等效應(yīng)變、等效應(yīng)力、最大主應(yīng)力和壓下量關(guān)系曲線分析 軋制時(shí)軋制變形區(qū)出口和入口金屬互相制約互相影響，實(shí)際上由于壓下量、接觸弧形狀、摩擦條件、進(jìn)出口處的單位秒流量等時(shí)刻都存在差異，這就會(huì)導(dǎo)致軋制力、等效應(yīng)力、等效應(yīng)變、最大主應(yīng)力都會(huì)有些波動(dòng)。 類(lèi)似于軋件等效應(yīng)力與軋制力相關(guān)，軋件的等效應(yīng)變與壓下量也是相關(guān)的，如圖 62張紀(jì)文： 變形量對(duì)鋼板異步冷軋過(guò)程影響的數(shù)值模擬分析 16 所示，隨著壓下量增加，軋件的等效應(yīng)變?cè)黾?。 所以軋件等效應(yīng)力與軋制力是相關(guān)的，其變化趨勢(shì)也相同。 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。八個(gè)方案為兩個(gè)異速比下的不同變形量對(duì) 軋制力、等效應(yīng)變、等效應(yīng)力、最大主應(yīng)力 的影響，故所得的圖形為異速比分別為 和 的兩條曲線 ，所作的圖為 6 6 6 64。現(xiàn)將數(shù)據(jù)匯總整理得出表 51。 圖 57 為速度差值顯示圖。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。選中 Object nodes Velocity 選項(xiàng) ，點(diǎn)擊出口截面 軋件上下邊緣，記錄 這兩 點(diǎn)的速度值，并求其上下速度差。而對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中更為有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的是 軋件出輥處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)水平速度 差值大小，它會(huì)影響軋制力，軋制變形程度，以及損傷值。 圖 56 損傷值 曲線 張紀(jì)文： 變形量對(duì)鋼板異步冷軋過(guò)程影響的數(shù)值模擬分析 14 軋件出輥處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)水平速度 數(shù)據(jù)處理 異步軋制時(shí)，由于上下工作輥轉(zhuǎn)速不同，其結(jié)果必然導(dǎo)致軋件與上下輥接觸的部分速度也不同。計(jì)算出 方案 2， 時(shí)間段 為 ～ 的平均損傷值。 銅陵學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 52 軋制力 曲線 圖 53 等效應(yīng)變 曲線 圖 54 等效應(yīng)力 曲線 圖 55 最大主應(yīng)力 曲線 損傷值 數(shù)據(jù) 處理 利用軋制成型方法得到的制品無(wú)法避免出現(xiàn)一定程度的損傷， 尤其是 異步軋制時(shí)，軋件與速度較快的工作輥接觸的地方 損傷更為嚴(yán)重，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要，分析損傷值具有重要的應(yīng)用價(jià)值。分別見(jiàn)圖 5 5 55。其他方案 作 相同處理，得出各方案下的軋制力數(shù)值。圖中可清楚地看出 軋件在時(shí)間 時(shí)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(shí)間段的軋制力數(shù)據(jù)。 軋制力、等效應(yīng)變、等效應(yīng)力、最大主應(yīng)力數(shù)據(jù) 處理 圖 52 為方案 2 穩(wěn)定軋制階段軋制力分布 曲線 ，由于影響軋制力的因素較多，瞬時(shí)接觸面積及摩擦力的改變都會(huì) 導(dǎo)致 軋制力的變化，所以穩(wěn)軋階段的軋制力也不會(huì)是一條水平的直線，會(huì)隨著時(shí)間上下波動(dòng)，但較為理想的穩(wěn)定軋制 階段其波動(dòng)范圍 不會(huì)很大，且呈現(xiàn)周期性變化。 經(jīng)過(guò)比較，模擬實(shí)驗(yàn)方案 2 的軋制力分布比較理想，故取實(shí)驗(yàn)方案 2 來(lái)進(jìn)行 分析 說(shuō)明 ，其他 各實(shí)驗(yàn)方案， 分析 方法 一致 。此階段所需的時(shí)間比較長(zhǎng)，在運(yùn)行時(shí)，可以隨時(shí)暫停并進(jìn)入后處理檢查是否正確。 穩(wěn)軋階段步長(zhǎng)及時(shí)間參數(shù)輸入見(jiàn) 圖 51（ b）。 2） shape rolling 2 中 ,由于軋件與軋輥之間的