發(fā)布時(shí)間：2018-10-05 13:13

【摘要】：建筑模板鋼屬于異型斷面型鋼的一種,由于其橫截面形狀比較復(fù)雜,通常應(yīng)用于許多特定場合。目前,建筑模板鋼在城市建筑、廠區(qū)建設(shè)、港口、電廠設(shè)施、鉆井平臺(tái)、橋梁和地鐵等各行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。由于建筑模板鋼軋制是在高溫高壓的條件下進(jìn)行,成形工藝較為復(fù)雜,生產(chǎn)過程中易產(chǎn)生多種軋制缺陷,難以對(duì)軋件成形情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè),這就需要借助于有限元法分析軟件完成熱軋過程的仿真分析,以期達(dá)到優(yōu)化建筑模板鋼的生產(chǎn)工藝參數(shù)、控制最終產(chǎn)品成形質(zhì)量的目的。本文以建筑模板鋼C158為例,應(yīng)用大型商用有限元分析軟件ABAQUS對(duì)其熱軋生產(chǎn)過程進(jìn)行全道次數(shù)值仿真分析。以某大型鋼鐵集團(tuán)有限公司實(shí)際生產(chǎn)工藝流程為基礎(chǔ),建立建筑模板鋼軋輥、軋件幾何模型,設(shè)置邊界條件及相互作用關(guān)系等參數(shù),完成包含開坯粗軋、萬能精軋的全過程分析仿真。本課題分析了建筑模板鋼的熱軋生產(chǎn)工藝流程,并利用AutoCAD進(jìn)行建筑模板鋼二維模型圖紙繪制。將二維模型導(dǎo)入ABAQUS建立軋輥、軋件的幾何模型,通過設(shè)置材料屬性、分析步、初始邊界條件、載荷及網(wǎng)格劃分等參數(shù),進(jìn)行建筑模板鋼熱軋過程有限元分析。通過仿真分析,得到建筑模板鋼整個(gè)熱軋過程中軋件溫度場、應(yīng)力場等的分布情況及金屬流動(dòng)規(guī)律。在有限元法仿真分析過程中,采用網(wǎng)格重構(gòu)技術(shù)保障軋件信息的準(zhǔn)確傳遞及軋制過程的順利進(jìn)行。本課題采用支持二次開發(fā)的ABAQUS軟件平臺(tái),并嵌入網(wǎng)格重構(gòu)與前處理和后處理腳本的Python程序構(gòu)建仿真系統(tǒng)。通過開發(fā)自定制的建筑模板鋼熱軋過程圖形用戶界面,將軋制過程涉及的幾何建模、高壓水除鱗、開坯粗軋、萬能精軋及軋后冷卻五個(gè)模塊進(jìn)行集成,使得用戶能夠直接輸入建筑模板鋼熱軋工藝參數(shù)完成仿真分析,實(shí)現(xiàn)整個(gè)軋制過程仿真模塊化、參數(shù)化,操作界面簡潔化。以建筑模板鋼C158為例,應(yīng)用ABAQUS進(jìn)行熱軋成形中軋件溫度場、應(yīng)力場及金屬流動(dòng)情況的分析,為軋制工藝規(guī)程優(yōu)化、軋件形狀控制及軋輥孔型設(shè)計(jì)等提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。本課題開發(fā)的建筑模板鋼熱軋過程綜合仿真系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)建筑模板鋼熱軋過程全道次的仿真分析。將該仿真系統(tǒng)應(yīng)用于建筑模板鋼的實(shí)際生產(chǎn)中,可以為現(xiàn)有型鋼的生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供理論指導(dǎo),并能大大縮短新型鋼種的開發(fā)周期,降低成本。
[Abstract]:Architectural formwork steel is a kind of special-section steel. Because of its complex cross section shape, it is usually used in many special situations. At present, building formwork steel has been widely used in urban construction, plant construction, port, power plant facilities, drilling platforms, bridges and subway and other industries. Due to the high temperature and high pressure of building formwork steel rolling, the forming process is more complicated, and many kinds of rolling defects are easy to be produced in the process of production, so it is difficult to observe the forming condition of rolling piece in real time. In order to optimize the process parameters of building formwork steel and control the forming quality of final product, it is necessary to complete the simulation analysis of hot rolling process by means of finite element analysis software. Taking building formwork steel C158 as an example, a large commercial finite element analysis software ABAQUS is used to analyze the whole pass numerical simulation of the hot rolling process. Based on the actual production process of a large iron and steel group co., Ltd, the building formwork steel roll, the geometric model of the workpiece, the boundary condition and the interaction relation are set up to complete the rough rolling, The whole process analysis and simulation of universal finishing mill. In this paper, the hot rolling process of building formwork steel is analyzed, and the 2D model drawing of building formwork steel is drawn by AutoCAD. The two-dimensional model was introduced into ABAQUS to establish the geometric model of roll and workpiece. The finite element analysis of the hot rolling process of building formwork steel was carried out by setting the material attribute, analyzing the step, initial boundary condition, load and mesh partition. Through simulation and analysis, the distribution of temperature field, stress field and metal flow in the whole hot rolling process of building formwork steel are obtained. In the process of finite element simulation and analysis, mesh reconstruction technology is used to ensure the accurate transmission of rolling piece information and the smooth progress of rolling process. In this paper, the simulation system is constructed by using the ABAQUS software platform which supports the secondary development, and embedding the grid reconfiguration, pre-processing and post-processing scripts into the Python program. By developing a custom graphical user interface for the hot rolling process of building formwork steel, five modules, including geometric modeling, high pressure water descaling, rough rolling, universal finishing rolling and cooling after rolling, are integrated. So that the user can directly input the building formwork steel hot rolling process parameters to complete the simulation analysis, realize the whole rolling process simulation modularization, parameterization, simple operation interface. Taking building formwork steel C158 as an example, the temperature field, stress field and metal flow in hot rolling forming are analyzed by using ABAQUS, which provides a reliable design basis for the optimization of rolling process schedule, the shape control of workpiece and the design of roll pass. The comprehensive simulation system of the hot rolling process of building formwork steel developed in this paper can realize the simulation analysis of the whole pass of the hot rolling process of the building formwork steel. The application of the simulation system to the practical production of building formwork steel can provide theoretical guidance for the optimization of the existing section steel production process, shorten the development period of new steel grades and reduce the cost.
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU755.2;TG335.11

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本文編號(hào)：2253522