本文關鍵詞：熱軋工字鋼在不同冷卻條件下力學性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著現代科學技術的發(fā)展,工字鋼已經被廣泛地應用在工程結構和建筑結構上,而相應的對工字鋼力學性能的要求也更高了,為了滿足更高性能的鋼產品的生產需求,人們開始將提高鋼材性能的研究轉向控軋后再水冷的技術上來,因此軋后控制冷卻技術逐漸得到了快速的發(fā)展。熱軋型鋼的軋后控制冷卻技術是冶金行業(yè)重點發(fā)展的關鍵技術之一,可以在一定程度上提高鋼材的綜合力學性能,進而提高市場競爭力,因此研究熱軋工字鋼軋后控制冷卻過程具有重大意義。本文以傳熱學的基本原理為基礎,利用ANSYS分析軟件對熱軋工字鋼軋后控制冷卻的傳熱過程進行分析。首先建立工字鋼模型,采用適當的假設和簡化,并查閱相關資料確定工字鋼控制冷卻過程的初始條件和邊界條件;然后利用ANSYS有限元分析軟件的APDL參數化設計語言對噴射冷卻、水幕冷卻和汽霧冷卻三種冷卻方式進行分別建模,對三種冷卻方式下工字鋼的溫度場和應力/應變場進行數值模擬,對所得到的結果進行分析比較,指出三種冷卻方式的優(yōu)缺點,并確定噴射冷卻方式為比較合理的控冷方式。再進一步利用工字鋼的二維模型分析控冷時間對工字鋼控冷過程的影響,并確定較為理想的控冷方案。通過對工字鋼控冷實驗以及實驗結果與模擬分析結果進行對比,驗證了有限元分析的可靠性,同時也證明了通過控制冷卻技術,可以使工字鋼的綜合力學性能得到一定的提升,本文的分析結果對工字鋼的冷卻規(guī)律以及開發(fā)新的控冷工藝具有實際指導意義,為工字鋼軋后控制冷卻技術的應用和發(fā)展提供了科學依據。
【關鍵詞】：工字鋼 有限元分析 控制冷卻 數值模擬
【學位授予單位】：遼寧科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG335;TG142.1
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 緒論9-15
• 1.1 課題的提出與意義9-10
• 1.2 控冷技術國內外發(fā)展現狀10-12
• 1.2.1 國外控制冷卻技術的發(fā)展10-11
• 1.2.2 國內控制冷卻技術的發(fā)展11-12
• 1.3 控制冷卻相關理論12-13
• 1.3.1 控制冷卻的概念12
• 1.3.2 控制冷卻原理12-13
• 1.3.3 控制冷卻方式的選擇13
• 1.4 課題研究主要內容13-15
• 2. 工字鋼控制冷卻過程中有限元模型的建立15-23
• 2.1 溫度場分析的基本理論15-17
• 2.1.1 傳熱學及熱力學定律15
• 2.1.2 熱傳遞的三種方式15-17
• 2.2 溫度場有限元方程的建立17-22
• 2.2.1 導熱微分方程的建立17-20
• 2.2.2 初始條件和邊界條件的確定20-21
• 2.2.3 空冷階段的換熱系數21-22
• 2.2.4 水冷階段的換熱系數22
• 2.3 本章小結22-23
• 3. 工字鋼鋼控制冷卻過程中溫度場的數值模擬23-40
• 3.1 ANSYS軟件簡介23-24
• 3.2 工字鋼軋后控冷過程中溫度場的有限元數值模擬24-30
• 3.2.1 有限元幾何模型的建立24-25
• 3.2.2 ANSYS熱分析單元的選擇25-26
• 3.2.3 網格的劃分26-27
• 3.2.4 模型簡化27
• 3.2.5 熱物性參數的選擇27-28
• 3.2.6 加載和求解28-30
• 3.3 自然冷卻過程的數值模擬結果分析30-34
• 3.4 水幕冷卻溫度場數值模擬結果分析34-35
• 3.5 汽霧冷卻溫度場數值模擬結果分析35-37
• 3.6 噴射冷卻溫度場數值模擬結果分析37-38
• 3.7 三維工字鋼溫度場數值模擬結果對比分析38-39
• 3.8 本章小結39-40
• 4. 應力/應變場的數值模擬與結果分析40-51
• 4.1 冷卻過程耦合場的分析40-41
• 4.2 熱物性參數的選取41-43
• 4.3 工字鋼數值模擬應力/應變結果分析43-49
• 4.3.1 水幕冷卻工字鋼應力、應變和位移的分布43-45
• 4.3.2 汽霧冷卻工字鋼應力、應變和位移的分布45-47
• 4.3.3 噴射冷卻工字鋼應力、應變和位移的分布47-49
• 4.4 三種冷卻方式應力/應變場比較分析49-50
• 4.5 本章小結50-51
• 5. 二維工字鋼溫度場數值模擬51-61
• 5.1 二維工字鋼溫度場數學模型的建立51-52
• 5.2 二維工字鋼溫度場數值模擬結果分析52-60
• 5.2.1 自然冷卻溫度場數值模擬結果分析53-54
• 5.2.2 第二種方案溫度場數值模擬結果分析54-55
• 5.2.3 第三種方案溫度場數值模擬結果分析55-56
• 5.2.4 第四種方案溫度場數值模擬結果分析56-58
• 5.2.5 第五種方案溫度場數值模擬結果分析58-60
• 5.3 二維工字鋼溫度場模擬結果對比分析60
• 5.4 本章小結60-61
• 6. 工字鋼控制冷卻過程中的力學性能及組織分析61-67
• 6.1 控制冷卻后的強韌性機理61
• 6.2 影響鋼材控冷后性能的主要工藝參數61-62
• 6.3 工字鋼控冷過程的實驗研究62-66
• 6.3.1 實驗方案的確定62-63
• 6.3.2 工字鋼軋后控冷裝置簡介63-64
• 6.3.3 實驗和模擬結果對比分析64
• 6.3.4 控制冷卻后的力學性能分析64-66
• 6.4 本章小結66-67
• 7. 結論和展望67-69
• 7.1 結論67-68
• 7.2 展望68-69
• 參考文獻69-72
• 致謝72-73
• 作者簡介73-74

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