温差对H型钢残余应力影响的研究.pdfVIP

8 ANHUIMETALLURGY 2010年第 3期 温差对 H型钢残余应力影响的研究 吴天 桥林 (北京科技大学) 摘 要 主要研 究 了H 型钢在精轧机组后 的温差对残余应力的影响 。轧件 的规格为 200ram×200mm，采用 有限元分析方法。运用 ANSYS软件建立有限元模型进行仿真比较 ，分析 H型钢冷却过程 中的温度分布及温差对 残余应力的影响。 关键词 H 型钢 温差 残余应力 EffectsofTemperatureDifferenceontheResidualStressofH—beams W uLin (UniversityofScience TechnologyBeijing) Abstract TheeffectsoftemperaturedifferenceafterfinishrollingontheresidualstressofH·b·eamswasstudiedU-· singtestpiecesof200mm ×200mm．Finiteelementanalysismethodwasused．Finiteelementmodelwasestablished withAnsyssoftwareforsimulationcomparison，toanalyzethetemperaturedistributionofH-beamsduringcoolingand theeffectoftemperaturedifferenceonresidualstress． Keywords H-beam temperaturedifference resiudaIstress 0 前言 维的横截面模型，然后沿长度方 向(Z向)拉伸为三 H 型钢作为一种经济断面型钢 ，同普通工字钢 维模型，选用 的是三维热分析单元 Solid70。 相 比具有截面数大、抗弯能力强、单位重量轻 、节约 为 了节省计算时间以及充分利用有限资源，根 工时和降低工程造价等优点，在工业 、建筑及桥梁等 据 H型钢结构对称的特点，可建立 四分之一 的结构 领域得到越来越多的应用 。然而，由于 H型钢的结 模型。考虑到下一步划分 网格的要求 ，将 四分之一 构特点 ：腹板较薄、翼缘和 R角部位相对较厚 ，导致 的结构模型分成三个部分 ，如图1所示。 生产过程 中出现横截面温度不均匀、腹板波浪 、各部 图 1中将 四分之一 的结构模型分成了绿、红、紫 位晶粒大小不一、性能不均匀和残余应力过大等问 等颜色表示的三个部分 ，在 网格划分前使用布尔操 题 ，严重影响了H型钢的使用性能。尤其是规格较 作 中的粘接命令 ，执行这个命令后三个部分之间仍 大的H型钢，问题表现得更加 明显 ，实施控制冷却 然相互独立 ，只是边界上有连接。 措施将有利于缓解出现的一系列问题 。 1．2 划分网格 本文主要研究轧后 H型钢的应力问题。通过 H 型钢冷却过程中，腹板与翼缘相交的 R角处 对比分析不同温差下 的应力分布 ，分析温差对残余 散热面积小 ，冷却速度慢 ，是温度最高的部位 ，因此 ， 应力的影响，为实施控冷提供一定 的依据。 为了较准确地观测 R角处温度的变化情况 ，在划分 网格时，R角处较其他部分要密集一些，设定好各段 1 H 型钢温度场仿真模拟 划分的单元数 ，采用 自