60kg／m重轨全万能热轧过程的数值模拟.pdfVIP

文章编号：1672—0121(2010)02—0094—03 60kg／m 重轨全万能热轧过程 的数值模拟 朱兴 元 ，袁 明月 (武汉理 工大 学 材 料科 学 与工程 学院 ，湖北 武汉 430070) 摘要 ：本文基于 ANSYS／LS—DYNA非线性显式有 限元软件 ，以60k~m 的重轨为研 究对象 ，采用热力耦合 的有 限元方法研究了重轨在万能轧机组 中粗轧孔型的变形过程。分析 了典型道次的应力、轧制力分布 ，以及 轧制参数对宽展 的影响规律 。 关键词 ：机械制造 ；热轧 ；重轨 ；数值模拟 中图分 类号 ：TG335．11 文献 标识 码 ：B 1 引言 2 有 限元模型和 边界条 件 在 60k nl重 轨 的轧 制 过 程 中 ，采 用 全 万 能孔 2．1 有 限元 模 型的建 立 型 。本文 用 显式动力 学有 限元 软件 ANSYS／LS—DY— 模 型采用 ANSYS／LS—DYNA显式动力学方法对 NA，对轧件在第一道次 的粗轧孔 型 (图 1)中的变形 重轨在 万能粗轧孑L型 的轧制过程进行 了计算 。文 中 流动进 行 了有限元 模拟 研究 。粗 轧网格模 型见图 2。 轧辊 、轧件均采用 ANSYS／LS—DYNA提供 的 SOL— 研 究得 到应 力 和轧 制 压 —] ID164单元类 型 。它是八节点六面体单元 。在 ANSYS 力 的分布 ，同时得到了 l 中要定义材料参数 ，材料模型的本构关系 曲线取 自 轨头 、轨底的宽展情况。 ／／／ u17Mn钢 ，轧辊轧件材料基本参数见表 1。轧件采用 全万能孔型与传统的半 R『 塑性材料模 型 ，ANSYS／LS—DYNA提供 了 11种塑性 万 能 孔 型 相 比优 势 明 模型 ，这里选择双线性等 向强化材料模型作为轧件 显 ：孔型在轨头处没有 f 的材料模 型 。双 线性 等 向强化材 料一般用 于初 始各 开 口，轨 头 踏 面 圆弧 形 — _-j 向同性材料 的大应变 问题 。由表 2可看 出，全万能轧 状 可 由头 部 立辊 的孔 型 图 1 粗轧 U1孔型图 制工艺在三架万能轧机上都有压下量 ，而且依次减 尺寸来保证 ；轧件在 四 小 ，从而减轻 了万能粗轧和 中轧 的轧制任务 ，各机架 个方 向上受力 ，延 伸更 间的压下系数分配更合理 ，轧制效率也得到提高f2】。 均匀 ；各机架 间的压 下 表 1 轧辊 、轧件材料参数 系数分配更合理 ，轧制 密度p／(kg·m。)弹性模量E／GPa 泊松比1J 效率提高1“。因此 ，全 万 能孔 型更 能适 应 高速铁 轧辊 7．85xl0 2lO O．3 路发展 的需要 。采用有 轧件 7．85x10 l2O 0．368 限元模拟轧制过程 的方 法 ，可 以深 入研 究轧 制 表 2 全万 能成 品孔 型 中轧件各部 位 压 下 系数 分 配 过程 中轧 件 的 变 形 规 轨底 轨腰 轨头 备注 图2 粗轧网格模型图 律 ，弥补轧制实验 的不 万能粗轧