【摘要】：隨著機械工業(yè)和國民經(jīng)濟各部門，特別是汽車、航空等工業(yè)的迅速發(fā)展，對整個鋼鐵行業(yè)的要求越來越高，同時對棒材質(zhì)量和精度也提出了更高的要求。矯直是在制造和生產(chǎn)棒材時非常重要而且很關鍵的一道工序，相比較多輥矯直，二輥矯直具有結構簡單、矯直精度高、造價低等優(yōu)點而得到越來越廣泛的關注。但是現(xiàn)在矯直機和輥形設計遠遠落后于現(xiàn)場生產(chǎn)要求，，實際生產(chǎn)中的工藝沒有明確的指導，輥形的關鍵技術還都掌握在國外廠家手中，更換輥子只能依靠高價進口，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產(chǎn)權的新式二輥矯直機，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技術的發(fā)展，對國內(nèi)的鋼鐵行業(yè)的發(fā)展有著重要的意義。 本文結合實際生產(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板的主要接觸區(qū)域，并得出了矯直過程中的矯直力、導板支撐力在矯直過程中隨時間的變化曲線，分析了不同矯直時刻的棒材的應力應變情況。最后通過分析棒材中心節(jié)點的坐標分布情況得出了棒材平直度。通過與實際生產(chǎn)情況作對比，發(fā)現(xiàn)分析結果與實際情況相符，說明了該模型具有一定的參考價值。 針對實際矯直過程中工藝參數(shù)沒有明確理論指導，且矯直輥、導板等在矯直過程中磨損嚴重等問題，基于上述的有限元模型分析不同工藝參數(shù)下的矯直力、導板支撐力、成品棒材殘余應力、最大撓度和塑性層深度等因素的變化規(guī)律，綜合上面各個因素的影響給出合理的工藝參數(shù)，使其既能達到生產(chǎn)要求，又能降低能耗，減少矯直輥及導板的磨損。 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到矯直的目的。通過現(xiàn)有的輥形方法設計出相應輥形，發(fā)現(xiàn)并不能達到矯直效果，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行模擬，直到矯直后工件的平直度達到要求。設計出的輥形與剛引進的矯直機的輥形進行對比，基本一致，通過自己加工生產(chǎn)矯直輥，可避免依賴進口的情況，大大降低更換輥子的成本。同時該輥形的設計過程可為今后的輥形設計提供參考。 隨著對出廠棒材質(zhì)量要求的提高，矯后棒材的殘余應力情況也開始受到客戶的關注，本文采用盲孔法對矯直后的棒材殘余應力分布情況進行了測試，并與相應的有限元模擬的結果做了對比，二者結果相近。 總之，本文理論與實際相結合，建立了與實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。而通過新的輥形設計過程設計出了與實際相符的輥形，解決了輥子需要進口的問題，大大降低了更換矯直輥的成本，該設計方法可為今后的設計提供一定參考。
【圖文】：

Y圖 2-1 材料單元由初始構形變成當前構形過程示意圖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和移動，這些量的測量全部在總坐標 X料坐標系�？紤]材料初始構形中的一個無限小的線段 PQ 或是矢系下，P 點的位置由矢量 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P ，因此x = X + u 量dX 變形后變成dx ，二者的關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的變形。

圖 2-2 Von Mises 準則塑性流動假設簡Fig.2-2 Plastic flow hypothesis of Von Mises yie變增量可寫成d 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)與應力分量、屈服應力有關，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
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TG333.23

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 賴興濤,劉玉文;一種新型的棒材與管材矯直輥輥型的設計方法[J];寶鋼技術;2004年06期

2 李強，楊文志，蘇鳳歧;6×1500六輥管材矯直機矯直力的測試研究[J];包頭鋼鐵學院學報;1994年02期

3 張子騫;張柏森;楊會林;顏云輝;;管棒材等曲率矯直力模型可視化設計[J];東北大學學報(自然科學版);2012年03期

4 趙炳利,趙紅雁,劉志亮,李叔彥;斜輥矯直機矯直輥輥形對安裝角和接觸線長度的影響[J];燕山大學學報;1998年02期

5 于鳳琴;;鋼管矯直機力能參數(shù)研究[J];鋼管;2008年05期

6 劉鵠然，李強;矯直輥輥形分析與管棒材矯直的密切關系[J];鋼管;1995年04期

7 胡連君;;斜輥矯直機的輥型基礎理論及應用[J];鋼鐵;1978年03期

8 劉志亮;劉豐;王英杰;;棒材二輥矯直機輥型曲線與矯直精度分析[J];鋼鐵;2012年07期

9 趙炳利,于敏之,趙俊杰;斜輥矯直機中矯直輥輥形及其安裝角的工程設計方法[J];工程圖學學報;1997年Z1期

10 王快社,劉軍帥,梁彥安,周鵬,沈洋;線棒材生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];甘肅冶金;2004年04期

相關博士學位論文 前1條

1 劉志亮;棒材二輥矯直機輥型及變形機理研究[D];燕山大學;2009年

本文編號：2532874