刚塑性有限元解题法的改进及在轧制中的应用

本文对刚塑性有限元的初速度场及收敛性进行了专门的研究和改进。用于解决轧制工程问题,计算精度较高、CPU时间较少,它是一种可靠的理论分析方法。     

2.7维刚塑性有限元分析及其在轧制中的应用

本文提出分数维单元的新概念,定量地刻划了简化3维单元的近似程度;对2.7维单元进行了分析,推导出2.7维单元的B矩阵和Hessian矩阵。最后用2.7维单元求解了H型钢轧制过程,数值结果表明:即使划分的单元不太多,所算得的轧制参数积分量和均值量与实验结果符合得仍良好。     

1.5维刚塑性有限元快速求解板带轧制过程

为提高有限元计算效率,实现其在线应用,从减少未知数和自由度个数出发,推导了1.5维有限元的形函数、B矩阵和Hessian矩阵,建立了板带轧制过程1.5维刚塑性有限元快速求解模型,并利用FORTRAN语言开发求解程序RF-1.5D.针对某钢厂典型精轧过程,对轧制力、计算迭代次数和计算时间进行了求解分析.结果显示:轧制力计算值与实测值吻合良好,计算误差小于10%,计算精度令人满意;1.5维有限元求解单道次轧制过程迭代步数少于35次,计算时间少于100 ms,相比2维单元,每迭代步耗费的计算时间明显减少,提高了计算效率.可见,1.5维有限元的计算精度和计算时间满足在线应用的初步要求.     

刚塑性有限元法对双金属轧制结合面的模拟研究

提出了在刚塑性有限元法模拟双层金属轧制过程中。处理金属结合面时。附加一层假想的界面单元。并且对这种单元模型进行区别于普通单元的处理。采用这种方法在计算实例上得到了理想的结果。     

快速车轮成形过程的刚塑性有限元数值模拟

采用刚塑性有限元模拟软件TFORM2模拟了915KKD快速车轮的预成形过程。通过分析车轮预成形过程的塑性流动规律和镦粗压下量对预成形的影响,预测了预成形后毛坯充填模膛的情况,并得到了较佳的镦粗压下量值,为车轮成形工艺设计提供了科学依据。     

刚塑性有限元求解板带轧制过程的初速度场

用可压缩刚塑性有限元法,通过自行开发的计算程序对板带轧制过程进行了二维非线性求解.在保证计算精度的情况下,以缩短计算时间为目标,研究了初等方法、G函数法和改进细化网格法设定初速度场对计算时间和计算结果的影响.结果表明:轧制力计算结果和实测值吻合良好,满足精度要求;初等方法、G函数法和改进细化网格法的计算结果相对误差不超过3%,初速度场设定对轧制力求解影响较小;G函数法和改进细化网格法相对初等方法迭代步数较少,由于需要求解方程组,G函数法设定初速度场计算时间最长;改进细化网格法在保证计算精度情况下,减少了迭代步数,缩短了计算时间,提高了计算效率和求解稳定性.     

双向摩擦塑性加工过程的修正刚塑性有限元法

本文从分析刚塑性有限元法应用于双向摩擦塑性加工过程存在的问题入手,提出了等效应力函数和指数摩擦模型,对能量泛函中应变能项和摩擦功耗进行相应变换处理,产生了一种适用范围广的修正刚塑性有限元法。分析表明,该修正法较满意地解决了双向摩擦塑性加工中存在的刚性区和流动分界面处奇异点问题。应用此法计算了轧制时的接触应力,获得了与实验相吻合的结果。     

环件连续轧制过程的有限元分析

提出了刚塑性有限元法中处理从动芯辊速度及压下量分配的方法,并在单道次轧制的基础上,对恒压力及恒压下速度两种不同的连续轧制过程进行了分析.理论与实验结果对比表明,所提出的方法简单、实用,可用于环件轧制工艺分析和控制,对指导生产具有一定的实际意义.     

高效实用的板带变形求解方法

针对轧件弹塑性变形与轧辊弹性变形计算分离的弊端,用轧制力分布系数将这2个模型结合起来,并解决了此2个模型之间的耦合问题.理论计算结果在1 700 mm热连轧机组样品进行验证,理论和实践两者符合较好.     

轧制过程的显式动力学有限元模拟

分析了显式动力学弹塑性有限元方法的计算过程,并用其对平板轧制问题进行了模拟计算·模拟时轧辊采用刚性材料模型,轧件采用双线性强化材料模型,轧件具有一定的初始速度并向辊缝运动,咬入后靠摩擦完成轧制过程·通过模拟计算,得出咬入、稳定轧制和抛钢阶段整个轧制过程的应力应变场·将板宽对称中心线轧制压力分布的计算结果与实验值进行对比,表明计算结果准确·另外通过对计算结果进行分析还可以得出,在稳定轧制阶段存在弹性预变形区、塑性变形区和弹性恢复区;轧制压力沿接触面的分布在入口和出口的变化梯度较大,中间区域的变化梯度较小·     

双辊铸轧板带理论的研究

在连续铸轧过程中 ,金属变形体不同于热轧板带 ,将铸轧区金属视为粘性流体 ,由此推出铸轧力矩计算公式。此外 ,考虑了变形锥和旋转接头密封圈附加力矩的影响 ,导出了符合铸轧条件下的计算模型 ,理论公式得到了实验验证。     

大型轧机支承辊的小锻比锻造

本文介绍了使用小锻比锻制大型轧机支承辊的方法。总锻比仅为2.25,钢锭重达100吨。对成品的各项检测结果表明,锻件质量良好。     

用上限元法求解张减过程的轧制力

根据钢管塑性变形原理及张减变形理论 ,运用上限元法 ,构造动可容速度场 ,推导建立一系列与变形体内部虚功消耗有关的分式 ,算出张减轧制过程中的轧制力 ,并得到实验验证     

异步电机典型构件系统的模态及结构位移分析

为了研究振动噪声及结构位移对异步电机的疲劳及寿命影响,以某型舰艇实用异步电机为研究对象,选取电机转子、风扇及其传动件作为典型构件系统,分别进行系统有限元模态分析及瞬态动力学分析。给出了构件系统的单元类型,确定了构件系统静力学分析及有预应力条件下的模态分析方法,并在不同的转速、风力与载荷情况下,进行构件系统的瞬态动力学应力分析。得到了某型舰艇异步电机典型构件系统的振型、固有频率及其最大结构位移,为进一步研究舰艇电机的减震隔噪技术奠定了理论基础。     

应用刚塑性有限单元法研究静液挤压的工艺参数

应用刚塑性有限单元法对静液挤压圆棒时的主要工艺参数——变形量、模角和摩擦系数对变形过程的影响进行了分析。考虑了材料的加工硬化,经计算与实验比较表明了两者吻合良好。     

三次样条函数条元法及对带材轧制过程的模拟

提出了模拟带材轧制过程中一个新方法－三次样条函数条元法,在轧件宽厚比为６２５的条件下,用此方法对四辊轧机冷轧带材轧制过程的三维力学行为进行了研究,得到的在轧后边浪和中浪两种不同板形状态下的理论计算结果与实验结果有较好吻合,本方法对三维轧制理论,板形理论和析形控制技术的发展有重要意义。