1420热连轧辊系变形三维建模及有限元分析说明书毕业论文.doc

安徽工业大学毕业论文共62页第1页装订线摘要热连轧机组承担着生产合格成品带钢的任务。对轧机辊系变形尤其是工作辊变形做出准确的预报和分析，是保证板带材成品截面形状及平直度的先决条件。本课题的主要内容就是要利用大型通用有限元分析软件ANSYS来模拟实际生产的情况并加以分析。具体则体现在以下四个方面：一、在充分了解掌握ANSYS的基础上，依据四辊轧机辊系变形的特点建立满足精度且又便于计算分析的设计计算模型。二、合理解决在轧制过程中两辊之间的接触问题和轧制区上的非线性加载问题，以提高模型的仿真水平和计算精度。三、利用ANSYS软件的结果后处理功能，分析轧制时影响因素的作用，并对后处理结果进行计算分析。四、学会利用APDL编程开发工具进行设计和分析。关键词：热连轧,辊系变形,有限元分析,ANSYS安徽工业大学毕业论文共62页第2页装订线abstractThehotstripmillistakingtoproduceeligiblestripproductioninhand.Sotheexactpredictionandanalysisofthedeflectionstatusofmillroller,especiallyforworkrollisveryimportant.Itisapreconditionofimprovingtheprofileandtheflatnessofstrip.thisarticlesresearchtopicishowtosimulatetherealconditionofproductionandanalysisthemwiththeinternationalusingsoftware:ANSYS.Concretelysay,itcontainsthefollowingfouraspect:One.OnthepreconditionofmasteringANSYS,establishasuitablemodelbasedonthedeformationcharacteristicof4-highmillwhichcansatisfytheprecisionofcalculationandanalysisrequest.Two.Solvetheproblemontheaspectofcontactandnonlinearloadingcompatibly,tomakesurethatthesimulationlevelofmodelcanbeelevated.Three.Analyseinfluencefactorsactiononrolling,usingPost-processorsfunctionwhichANSYSoffered,anddoresearchabouttheresultofPost-processor.Four.LearntouseAPDL(ANSYSParametricLanguage)todesignandanalysistheseproblems.Keywords:HotContinuousRolling,Deflectionofrolls,Finiteelementsanalysis,ANSYS安徽工业大学毕业论文共62页第3页装订线目录1、绪论-11.1四辊轧机发展情况概论-11.2辊系变形计算的常用理论与计算方法-11.2.1轧辊变形模型的分类-11.2.2二辊轧机的简支梁模型-11.2.3四辊轧机的简支梁模型-31.2.4分割法模型-51.2.5有限元分析理论-81.2.6二维有限元分析模型-101.2.7三维有限元分析模型-111.3ANSYS软件-131.3.1ANSYS的工作原理有限单元法-131.3.2ANSYS软件简介-141.4本文主要研究内容及创新-162、模型设计与计算-172.1辊系模型的建立-172.1.1设计原理-172.1.2模型设计-172.2接触区域的划分-192.2.1设计原理-192.2.2模型设计-202.3分析模型的建立-232.3.1单元的选取-232.3.2材料特性的定义-242.3.3模型设计-242.4边界条件的确定及加载-282.4.1边界条件的确定-282.4.2加载-283、结果后处理-313.1辊系变形情况-323.2支承辊和工作辊的挠曲线-383.3支承辊和工作辊的弹性压扁曲线-443.4接触面上的接触压力分布-473.5绘制轧件表面变形曲线-523.6图形数据分析-543.6.1对辊系变形情况的分析-543.6.2.支承辊和工作辊的挠度分析-553.6.3弹性压扁曲线的计算分析-573.6.4接触面接触应力的分析-583.6.5板带凸度分析-593.6.6综合分析-59结论-60致谢-61主要参考文献-62安徽工业大学毕业论文共62页第4页装订线1、绪论1.1四辊轧机发展情况概论近年来我国轧钢行业得到了飞速发展，钢材年产量突破了2亿吨，已连续多年成为世界钢产量第一大国。板带材的轧制生产能力逐步提升到了一个较高的水平，各种板带产品也得以广泛的应用于生产和生活中的方方面面。但是我国目前轧钢生产的技术水平与国际先进水平相比还有相当大的差距，轧制产品的主要技术指标与国际先进水平相比仍有相当大的差距，我国已经入世，国外钢材生产技术强国的行业冲击愈发明显起来，要想在空前激烈的竞争中得以生存、获得发展，我们就必须在轧机精度控制等方面多做工作。四辊轧机以其较高的生产能力和良好的产品质量广泛应用于板带生产中，近年来随着国民经济的不断发展以及工业生产需求的不断增长，用户对板带产品的平直度等指标要求越来越高，这就对板带轧制中辊缝的控制精度提出了更高的要求。对四辊轧机辊系变形进行分析，是关乎板带材质量的决定性因素。如何提高轧机辊系变形分析的水平，对各个工厂来说是要亟待解决的，传统的分析方法，繁杂且精度不高。本课题采用基于ANSYS软件的有限元分析法对四辊轧机辊系变形进行研究，是近年来一种正在被逐步广泛应用的方法。1.2辊系变形计算的常用理论与计算方法1.2.1轧辊变形模型的分类关于板形的轧辊变形模型的研究发展可追溯到1958年，那时萨克斯尔(Saxl)第一次对四辊轧机做了全面深入的研究。此后由于引进了数学模型，这一领域得到了更进一步的拓展。这些模型的分类如下：(1)二辊轧机的简支梁模型；(2)四辊轧机的简支梁模型；(3)分割梁模型；(4)有限元分析模型。1.2.2二辊轧机的简支梁模型在二辊轧机简支梁模型中，将工作辊视为线弹性应力梁。在推导梁的挠曲公