本文關(guān)鍵詞：角鋼異形斷面軋后控制冷卻過程的機理研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,角鋼被廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)和工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。采用控制冷卻和控制軋制工藝與只采用控制軋制相比,不僅提高了生產(chǎn)效率,同時也改善了冷卻效果,使軋后角鋼獲得更好的綜合力學(xué)性能。控冷技術(shù)的應(yīng)用和研究已經(jīng)成為鋼鐵企業(yè)重點發(fā)展的一項關(guān)鍵技術(shù)。本文以角鋼軋后的控制冷卻過程為研究對象,使用有限元分析軟件模擬Q235角鋼的控制冷卻過程,并實驗測試了角鋼冷卻后的力學(xué)性能和微觀組織結(jié)構(gòu)。主要內(nèi)容如下:1.以傳熱學(xué)理論為基礎(chǔ),分析了導(dǎo)熱微分方程并確定了初始條件和邊界條件,建立溫度場的有限元方程。利用ANSYS有限元軟件建立了熱軋后角鋼的二維和三維瞬態(tài)溫度場的數(shù)值模擬模型,研究角鋼在不同的冷卻時間和水流密度條件下的瞬態(tài)溫度場分布和溫降曲線以及相應(yīng)的溫度變化云圖,歸納影響角鋼軋后溫度場分布的主要因素。2.基于ANSYS優(yōu)化設(shè)計理論,以水流密度為設(shè)計變量,以終冷溫度為狀態(tài)變量,使用APDL語言建立熱軋角鋼控冷過程的優(yōu)化分析模型,并進行優(yōu)化前后結(jié)果的對比分析,確定比較合理的角鋼控冷方案。3.在溫度場數(shù)值模擬和優(yōu)化分析結(jié)果基礎(chǔ)上,建立角鋼軋后控冷過程中溫度場與應(yīng)力/應(yīng)變場的耦合模型。通過對后者的模擬計算,得出整個控冷過程應(yīng)力、應(yīng)變的分布規(guī)律。4.將模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)進行對比分析,表明模擬結(jié)果與實測數(shù)據(jù)基本相符,驗證了有限元數(shù)值模擬結(jié)果的可靠性,并在該實驗的基礎(chǔ)上,通過掃描電鏡對室溫金相組織進行檢測分析以及力學(xué)性能的測定,表明角鋼軋后通過控冷機械性能得到明顯提高。本課題的研究將為角鋼異形斷面軋后控冷技術(shù)的應(yīng)用提供理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：角鋼 有限元分析 控制冷卻 數(shù)值模擬 優(yōu)化設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG335
【目錄】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 1. 緒論9-17
• 1.1 課題的提出與意義9-10
• 1.2 控冷技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 國外控制冷卻技術(shù)的發(fā)展10-11
• 1.2.2 國內(nèi)控制冷卻技術(shù)的發(fā)展11-12
• 1.3 角鋼軋后控冷裝置簡介12-13
• 1.4 控制冷卻相關(guān)理論13-16
• 1.4.1 控制冷卻的目的13-14
• 1.4.2 冷卻方式的選擇14
• 1.4.3 控制冷卻的各個階段的要求14-15
• 1.4.4 控冷過程中的換熱分析15-16
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容16-17
• 2. 角鋼控制冷卻過程中有限元模型的建立17-28
• 2.1 溫度場分析的基本理論17-20
• 2.1.1 傳熱學(xué)及熱力學(xué)定律17
• 2.1.2 熱傳遞的方式17-20
• 2.2 溫度場有限元方程的建立20-27
• 2.2.1 導(dǎo)熱微分方程的建立20-22
• 2.2.2 瞬態(tài)熱分析特性22-23
• 2.2.3 熱分析的單值性條件23-24
• 2.2.4 空冷階段的換熱系數(shù)24-26
• 2.2.5 冷卻過程耦合場的分析26-27
• 2.2.6 直接耦合法和間接耦合法27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 3. 角鋼控制冷卻過程中溫度場的數(shù)值模擬28-42
• 3.1 ANSYS軟件簡介28-29
• 3.1.1 ANSYS熱分析單元的選擇28-29
• 3.1.2 ANSYS二次開發(fā)語言APDL29
• 3.2 二維角鋼軋后控冷過程中溫度場的有限元數(shù)值模擬29-33
• 3.2.1 模型簡化29
• 3.2.2 熱物性參數(shù)的選擇29-30
• 3.2.3 二維幾何模型建立30-32
• 3.2.4 二維角鋼溫度場有限元模型的建立32
• 3.2.5 二維角鋼載荷步的設(shè)定和APDL的使用32-33
• 3.3 二維角鋼溫度場數(shù)值模擬結(jié)果分析33-39
• 3.3.1 模擬分析結(jié)果34-36
• 3.3.2 二維角鋼溫度場模擬結(jié)果對比分析36-37
• 3.3.3 控冷方案3的二維溫度場數(shù)值模擬時間歷程曲線分析37-39
• 3.4 三維角鋼溫度場數(shù)值模擬分析39-41
• 3.4.1 三維角鋼模型的建立與網(wǎng)格的劃分39-40
• 3.4.2 角鋼三維溫度場分析40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 4. 角鋼控制冷卻過程中的優(yōu)化設(shè)計42-48
• 4.1 優(yōu)化設(shè)計的基本概念42-43
• 4.2 優(yōu)化設(shè)計的基本步驟43
• 4.3 角鋼控冷過程中參數(shù)化方程的建立43-46
• 4.3.1 設(shè)計變量的確定43-44
• 4.3.2 優(yōu)化方法的確定44-45
• 4.3.3 優(yōu)化分析結(jié)果45
• 4.3.4 優(yōu)化前后的溫度場對比分析45-46
• 4.3.5 優(yōu)化前后選定節(jié)點的時間歷程曲線對比分析46
• 4.4 本章小結(jié)46-48
• 5. 角鋼控制冷卻過程中應(yīng)力應(yīng)變場的模擬分析48-58
• 5.1 數(shù)值模擬應(yīng)力/應(yīng)變場的相關(guān)原理48-54
• 5.1.1 虛功原理48-49
• 5.1.2 彈性熱應(yīng)力有限元方程49-50
• 5.1.3 熱彈塑性相關(guān)原理50-54
• 5.2 角鋼控冷過程中應(yīng)力/應(yīng)變場的有限元模擬54-57
• 5.2.1 熱物性參數(shù)的確定54
• 5.2.2 角鋼控冷過程中應(yīng)力/應(yīng)變場的分布及分析54-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 6. 角鋼控制冷卻過程中的力學(xué)性能及組織場分析58-62
• 6.1 鐵碳合金狀態(tài)在冷卻過程中的轉(zhuǎn)換58-59
• 6.2 控制冷卻后的強韌性機理59
• 6.3 角鋼控冷過程的實驗研究59-61
• 6.3.1 實驗方案59-60
• 6.3.2 實驗和模擬結(jié)果對比分析60-61
• 6.4 本章小結(jié)61-62
• 7. 結(jié)論62-63
• 參考文獻63-66
• 致謝66-67
• 作者簡介67-68

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張婧;陳林;楊文慶;;25~#等邊角鋼孔型設(shè)計[J];包鋼科技;2014年01期

2 錢振聲;控制冷卻過程中影響鋼板均勻冷卻的因素及其控制[J];寬厚板;2000年01期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃偉兵;電力鐵塔專用角鋼性能研究[D];南昌大學(xué);2011年

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本文編號：970124