H型钢开坯热轧过程的数值模拟及分析.pdf

独创性说明本人郑重声明:所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得内蒙古科技大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名:张黎明日期: 关于论文使用授权的说明本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵循此规定)签名:张黎明导师签名:李革日期:- 5 - 摘要H型钢具有一种合理的经济断面,与普通的工字钢相比,使用更加方便,而且有很好的经济效益,已广泛应用于钢结构建筑工程和公用基础设施等方面。在H型钢的轧制过程中,由于腹板和翼缘相互影响使金属的流动极为复杂,工艺难度很大,生产中易出现多种问题。H型钢轧制的数值模拟是一个典型的几何、物理和边界条件三重非线性动力学问题,本论文依据大变形弹粘塑性动力学有限元理论,利用非线形动力学有限元软件LS-DYNA对H型钢开坯轧制过程进行了数值模拟计算。论文详细介绍了大变形动力学数值计算方法、弹粘塑性本构关系和LS-DYNA在求解计算中一些关键技术问题的处理方法;通过Gleeble-1500热模拟机测得了H型钢材料的高温应力-应变曲线,并获得了相应的力学参数;利用正交实验设计了F孔孔型及其压下规程,并分析了各个方案下的模拟结果,提出了优化后的孔型设计方案,通过该方案模拟计算了H型钢的整个开坯轧制过程,分析了各个道次的轧制结果。论文通过计算得到以下结论:在G孔轧制中,轧件较高,变形不易渗透,腹板中部变形较小,腹板几乎没有明显宽展,变形主要集中在轧制方向;在F孔的四道次轧制中,前两个道次由于H形断面形状还未成形,特别是翼缘还没有与上下轧辊形成的孔型完全接触,因此造成前两道充满度不是很好,随着轧制过程的继续,轧件的充满度趋于正常;对于F孔第四道次,不能为了追求快速轧制而使该道次压下量设计过大,可以在条件允许的情况下,适当增加轧制道次数; H型钢D孔轧制中存在着金属的双向交换,导致应变在横截面内分布很不均匀,如果在实际生产中没有引起足够的重视,就容易导致轧件截面发生屈曲甚至产生波浪缺陷,这在制定轧制工艺时应予以注意。论文的研究结果可为H型钢轧制工艺的改进提供参考,论文的计算方法也为H型钢轧制过程的全程数值模拟奠定了基础。关键词:H型钢,弹粘塑性,热轧,模拟,LS-DYNA内蒙古科技大学硕士学位论文- 6 - The numeric calculation and analysis of the H beam in the cogging rolling process Abstract H-beam with a reasonable and economic cross-section, is more convenient and economic in pared to the ordinary I-beam, and has been widely used in steel construction and utility infrastructure and other areas. In the hot rolling process of H-beam, the interaction of flange and web plate makes the flows of metal plex, the process difficult, and many problems occur easily. The numerical simulation of H-beam rolling process is a typical geometry, physics, and boundary conditions triple nonlinear dynamics. Based on large deformation and elastic-plastic-viscosity dynamics finite element theory, this paper uses the non-linear dynamic finite element software LS-DYNA to simulate the process of H-beam rolling. The paper introduces details the large deform