【摘要】：隨著機(jī)械工業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)各部門，特別是汽車、航空等工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)整個(gè)鋼鐵行業(yè)的要求越來越高，同時(shí)對(duì)棒材質(zhì)量和精度也提出了更高的要求。矯直是在制造和生產(chǎn)棒材時(shí)非常重要而且很關(guān)鍵的一道工序，相比較多輥矯直，二輥矯直具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、矯直精度高、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)而得到越來越廣泛的關(guān)注。但是現(xiàn)在矯直機(jī)和輥形設(shè)計(jì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求，，實(shí)際生產(chǎn)中的工藝沒有明確的指導(dǎo)，輥形的關(guān)鍵技術(shù)還都掌握在國外廠家手中，更換輥?zhàn)又荒芤揽扛邇r(jià)進(jìn)口，這大大加大了國內(nèi)的生產(chǎn)成本。因此發(fā)展研究具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新式二輥矯直機(jī)，可以明顯節(jié)約生產(chǎn)成本，提高矯直質(zhì)量，二輥矯直理論及矯直機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)國內(nèi)的鋼鐵行業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。 本文結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，通過大型有限元軟件ABAQUS建立了二輥矯直過程的有限元模型，分析了矯直過程中棒材與上下矯直輥和導(dǎo)板的主要接觸區(qū)域，并得出了矯直過程中的矯直力、導(dǎo)板支撐力在矯直過程中隨時(shí)間的變化曲線，分析了不同矯直時(shí)刻的棒材的應(yīng)力應(yīng)變情況。最后通過分析棒材中心節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)分布情況得出了棒材平直度。通過與實(shí)際生產(chǎn)情況作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)分析結(jié)果與實(shí)際情況相符，說明了該模型具有一定的參考價(jià)值。 針對(duì)實(shí)際矯直過程中工藝參數(shù)沒有明確理論指導(dǎo)，且矯直輥、導(dǎo)板等在矯直過程中磨損嚴(yán)重等問題，基于上述的有限元模型分析不同工藝參數(shù)下的矯直力、導(dǎo)板支撐力、成品棒材殘余應(yīng)力、最大撓度和塑性層深度等因素的變化規(guī)律，綜合上面各個(gè)因素的影響給出合理的工藝參數(shù)，使其既能達(dá)到生產(chǎn)要求，又能降低能耗，減少矯直輥及導(dǎo)板的磨損。 輥形的研究主要是從棒材的彈塑性彎曲理論入手，分析了各種曲率之間的關(guān)系，并得出了棒材的殘余曲率在矯直過程中的變化規(guī)律，指出單曲率輥形可以達(dá)到矯直的目的。通過現(xiàn)有的輥形方法設(shè)計(jì)出相應(yīng)輥形，發(fā)現(xiàn)并不能達(dá)到矯直效果，指出了其中的原因。本文通過分析矯直后的棒材的塑性變形及平直度，不斷調(diào)整彎曲曲率，并不斷通過有限元模型進(jìn)行模擬，直到矯直后工件的平直度達(dá)到要求。設(shè)計(jì)出的輥形與剛引進(jìn)的矯直機(jī)的輥形進(jìn)行對(duì)比，基本一致，通過自己加工生產(chǎn)矯直輥，可避免依賴進(jìn)口的情況，大大降低更換輥?zhàn)拥某杀�。同時(shí)該輥形的設(shè)計(jì)過程可為今后的輥形設(shè)計(jì)提供參考。 隨著對(duì)出廠棒材質(zhì)量要求的提高，矯后棒材的殘余應(yīng)力情況也開始受到客戶的關(guān)注，本文采用盲孔法對(duì)矯直后的棒材殘余應(yīng)力分布情況進(jìn)行了測(cè)試，并與相應(yīng)的有限元模擬的結(jié)果做了對(duì)比，二者結(jié)果相近。 總之，本文理論與實(shí)際相結(jié)合，建立了與實(shí)際相符的有限元模型，通過該模型優(yōu)化了現(xiàn)有的矯直機(jī)的工藝參數(shù)，大大提高了工作效率，并且降低能耗，減少磨損。而通過新的輥形設(shè)計(jì)過程設(shè)計(jì)出了與實(shí)際相符的輥形，解決了輥?zhàn)有枰M(jìn)口的問題，大大降低了更換矯直輥的成本，該設(shè)計(jì)方法可為今后的設(shè)計(jì)提供一定參考。
【圖文】：

Y圖 2-1 材料單元由初始構(gòu)形變成當(dāng)前構(gòu)形過程示意圖ig. 2-1 Diagram of a element of material in the undeformed configuration undeformation to the current configuration材料的變形伴隨著旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，這些量的測(cè)量全部在總坐標(biāo) X料坐標(biāo)系。考慮材料初始構(gòu)形中的一個(gè)無限小的線段 PQ 或是矢系下，P 點(diǎn)的位置由矢量 X 確定，PQ 經(jīng)過變形后由狀態(tài) A 變過位移矢量u后到達(dá)P ，因此x = X + u 量dX 變形后變成dx ，二者的關(guān)系可用變形梯度表示為d x F dX 梯度，1 x (X + u) uF = = = +X X X能完整的描述包括拉伸和旋轉(zhuǎn)的變形。

圖 2-2 Von Mises 準(zhǔn)則塑性流動(dòng)假設(shè)簡(jiǎn)Fig.2-2 Plastic flow hypothesis of Von Mises yie變?cè)隽靠蓪懗蒬 dpf εσ或pf εσ ——塑性系數(shù)。數(shù)可通過一致性條件求出。一致性條件是指要求持在屈服面上。0)中的屈服函數(shù)與應(yīng)力分量、屈服應(yīng)力有關(guān)，屈服因此屈服函數(shù)寫成( , ) ( ) ( )e yf σ p σ p 0條件f (σ d σ , p dp ) 0
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TG333.23

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2532874