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(OK)1420热连轧辊系变形三维建模及有限元分析说明书.doc
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外文翻译--工作辊轴承座和轧辊轴承装配组合的有限元分析.doc
1、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，是近年来种正在被逐步广泛应用的方法。辊系变形计算的常用理论与计算方法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年，那时萨克斯尔第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，这领域得到了更进步的拓展。这些模型的分类如下二辊轧机的简支梁模型四辊轧机的简支梁模型分割梁模型有限元分析模型。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。在推导梁的挠曲公式时，我们做了以下假定梁的材质均匀，在拉伸与压缩时的弹性模量相同梁的横断面相同梁至少关于个轴向平面对称所有的加载和反作用力都与梁的轴线垂直对于具有紧凑断面的金属梁，其宽高比等于或大于。板带材的板形可以通过对以下的轧。
2、用数值方法是将轧辊切分成个单元，如图所示，并将轧辊的分布载荷代之以施加在每个单元中心的集中载荷。因为轧件宽度小于辊身长度，所以与轧件接触的轧辊单元数小于。支撑辊的变形。在分割法模型中，支撑辊的变形可以表示为在位置处的轧辊表面的垂直位移式中工作辊和支撑辊间第个单元每单位宽度上的载荷影响系数单元的宽度在处的支撑辊表面的局部接触变形支撑辊的刚体移动。工作辊的变形工作辊变形可表示为工作辊表面在位全处的垂直位移式中工作辊和轧件间第个单元上每单位宽度的载荷工作辊的影响系数点处的系数因子在有轧件处在无轧件处,工作辊表面在处的接触变形工作辊的刚度。影响系数的计算。影响系数是由第个单元重点的载荷在第个单元中点产生的挠曲图。图当时当时将工作辊和支撑辊的参数对应值代入方程和，可得系数和的值。工作辊和支撑辊接触匹配关系。工作辊和支撑辊接触匹配可在假定无载荷时得出，此时凸工作辊和支撑辊只是点接触，在此点以外存在辊缝。在有轧值力作用时，此辊缝会减小。
3、位移表示成各个节点位移的函数，通常表示为式中单元的位移矩阵单元的形函数矩阵单元的节点位移矩阵未知的变量。建立位移模型时，沿给定方向的位移分布，通常用个简单的函数表示，例如下面的多项式式中沿方向的位移。多项式的系数被称为广义位移系数，他们确定了位移模型的形状。通过边界条件可求得上述系数。有限元方程的个数依赖于要被模型化的结构的几何形状及模型可能移动的方向的个数，即自由度。简单的弹簧单元可承受张力并有两个自由度，因为梁的两端可以沿弹簧的主轴方向自由移动。然而，具有更多自由度的单元体可以作其他运动如弯曲运动。单元类型的选择也决定了在个模型中的自由度。应变位移关系的建立。应变位移关系可通常表示为式中单元应变矩阵单元应变位移关系矩阵。应变应变关系的建立。应变应变关系可表示为式中单元应力矩阵单元材料的应力应变关系矩阵。在弹性变形时，材料的应力应变关系矩阵常根据虎克定律得到。这矩阵建立起了线应变剪应变正应力和剪应力之间的关系如图所示矩。
4、研制的模型中，将轧辊划分为系列弹簧单元图。这些弹簧变形的相互关系通过线性相关方法计算出来。这种方法考虑了由弯矩和剪切力产生的梁的挠曲变形。这模型也将带材视为系列的弹簧单元，并认为这些弹簧单元的刚度是带材轧制特性的函数。霍兰德和莱茵曾经对另种模型做了阐述。分割梁模型的局限性分割梁挠曲模型的研究发展对于在轧制过程中提高带材板形的模拟能力迈出了很大步。然而，这类模型也有自身的不足，因为分割梁模型是建立在假设在轧制力作用下工作辊和支承辊完全接触之上的。实际上，当采用特殊的辊型系统如轧辊轧辊和锥形轧辊时，情况并非如此。此时还需考虑可能存在的接触面不吻合如图。此模型的另不足是该模型对影响系数的计算是根据简支架挠曲方程而来的。但是，如前所述当轧辊的径长比小时，这些方程的实用性是值得怀疑的，而且分割梁模型用二维问题代替三维图问题，因此在些情况下，不可能获得良好的计算精度。有限元分析理论在有限元分析中采用的是矩阵结构分析方法。这种方法采用。
5、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，是近年来种正在被逐步广泛应用的方法。辊系变形计算的常用理论与计算方法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年，那时萨克斯尔第次对四辊轧机做了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年，那时萨克斯尔第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，这领域得到了更进步的拓展。这些模型的说是要亟待解决的，传统的分析方法，繁杂且精度不高。本课题采用基于软件的有限元分析法对四辊轧断增长，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。
6、那么，相互接触的工作辊和支撑辊的挠度换算方程为工作辊和轧件接触匹配关系。工作辊和轧件接触匹配考虑了受负载轧辊任意点的辊缝高度，还有轧件在相应点的出口厚度随着轧辊的弹性压扁和工作辊挠区的总和而变化。由此，其协调方程为式中在点处轧件出口厚度的半在点处空载辊缝的高度。轧简的出口厚度可以采用轧值理论的线性方程计算出来，其中是轧件入口厚度轧件力带钢张力和变形抗力的函数。工作辊的静平衡。工作辊的静平衡时将轧辊间的垂直载荷轧件和工作辊间的载荷及弯辊设备施加给工作辊的载荷进行叠加，则方程为式中总的轧制弯曲力见图。方程的解。求解方程在于如何找出个未知量，即表示工作辊和支撑辊之间载荷分布的个力的值,表示工作辊和轧件间载荷分布的个力的值和工作辊的刚度系数。有了上述三个基本方程，可以得到求解和的个方程。这些方程可以用代数矩阵的方法求解。分割梁挠曲模型还考虑了带材沿宽度方向的张力，这里另外增加了个未知量。这问题可以通过叠加的方式来解决。图在由郭任。
7、辊的两类挠曲进行叠加来确定由于轧制力引起的弯曲力使轧辊产生的挠曲由于轧制力引起的剪切力使轧辊产生的挠曲。由弯曲力产生的挠曲可由如下的微分方程描述式中轧辊弹性模量在距离处轧辊断面的惯性矩图轧制力在距离为处的轧辊挠度轧制力作用点的间距带材的宽度。在轧辊与带材的接触区中，的变化范围为在这范围内，方程的解适用于二辊轧机。此解由拉克给出如下图其中因剪切力产生的轧辊挠度由拉克计算得出，这结果是在假定轧辊垂直断面上的剪切应力呈均匀分布条件下获得的。轧辊和带材的接触区内的轧辊挠度可由如下微分方程给出式中轧辊弹性剪切模量在处的轧辊挠度。拉克给出了方程的解如下由弯曲力和剪切力产生的轧辊总的挠度为四辊轧机的简支梁模型在四辊轧机的简直梁模型中，工作辊和支撑辊都被认为是完全弹性应力梁。斯通和戈雷采用的模型中，四辊轧机的轧辊挠曲可以看成个置于弹性基础上的简支梁的挠曲情况，如图所示。铁木辛克推导了作为这模型依据的微分方程式中工作辊的弹性模量工作辊的惯。
8、矩工作辊在处的挠度。此挠度曲线方程的通解为式中积分常量，取决于载荷类型和边界条件。图弹性量的边界条件和载荷情况如图所示，其中为代表支撑辊和相邻工作辊之间弹性条件的简支梁常数，是代表相互接触的工作辊和轧材弹性的常数。根据斯通模型,其中和的值为,式中两接触轧辊沿水平轴方向的接触长度两接触轧辊中心线径向接近量。根据弗普尔的研究，当支撑辊的弹性模量与工作辊的相等，即时，对轧辊的中心线径向接近量可由如下的方程确定式中在压力状态下的工作辊和支撑辊直径工作辊和支撑辊的压扁接触宽度，等于式中轧辊材质的泊松比。简支梁模型的局限性简支梁挠曲模型考虑了许多影响板形的重要因素，但这些模型仍然存在着以下的不足通常轧机支撑辊的径长比远远小于，而时从上述方程获得精确结果所要求的最小值。针对二辊轧机推导出的方程和的解若要用于四辊轧机，应假定在四辊轧机中，工作辊与支撑辊间的压力是沿带材宽度传递的。而事实上，此压力的传递是通过整个接触区进行的。简支梁模型不。
9、形模型的研究发展可追溯到年，那时萨克斯尔第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，这领域得到绪论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，钢材年产量突破了亿吨，轧辊,变形,三维,建模,有限元分析,毕业设计,全套,图纸梁的横断面相同梁至少关于个轴向平面对称所有的加载和反作用力都与梁的轴线垂直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。在推导梁的挠曲公式时，我们做了以下假定梁的材质均匀，在拉伸与压缩时的弹性模量相同轧辊,变形,三维,建模,有限元分析,毕业设计,全套,图纸分类如下二辊轧机的简支梁模型四辊轧机的简支梁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。
10、。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，对各个工厂来轧辊,变形,三维,建模,有限元分析,毕业设计,全套,图纸绪论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，钢材年产量突破了亿吨，已连续多年成为世界钢产量第大国。板带材的轧制生产能力逐步提升到了个较高的水平，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。
11、了种直接的物理方法来建立和求解梁及框架结构问题。求解工程问题的解要用到以下三个条件力平衡方程变形协调方程材料行为的本构关系。利用这三个条件可以建立未知应力力法或未知位移位移法组成的方程。在有限元技术中，常用位移法。有限元分析模型是对如下些连续物体问题进行近似求解的种方法连续物体被划分成有限个单元，各个单元的行为由有限个参数给定整个系统用它的单元集合体求解同样精确地遵循适用于标准离散问题的那些原则。由有限个单元构成的集合体通常是指网格，这些单元通过节点相互连接起来。在平面问题中，单元可以是三角形或是四边形的。在三维问题中单元可以是三棱柱或长方体或六棱柱。有限元分析采用了多年发展起来的应用于离散问题的标准方法。这套方法包含了对物体或结构的每个单元的力位移关系的计算。按既定的步骤，对每个有限元的每个节点都能建立起局部的力平衡方程来。求解这些方程可得到未知位移的解。有限元分析方法般分为以下六个步骤选择位移模型。位移模型将各个单元。
12、模拟在工作辊和轧件及工作辊与支撑辊间载荷横向不均匀分布，因此，该模型没有考虑些重要的因素，如轧辊凸度随后的板凸度材质硬度沿带宽方向的分布轧辊的磨损等。上述局限性使得我们有理由去研究发展更为复杂的模型来计算板形。泼普劳斯基和麦克迪尔摩特提出了种可以模拟轧辊和板带凸度，以及沿轧辊长度方向的载和不均匀分布影响的方法。在该模型中，工作辊和图支撑辊的接触面积工作辊和带材的接触面杯模拟成系列的弹簧，但轧辊仍被视为简支的弹性梁。在由王国栋等提出的模型中，将简支梁布置换成了由两个悬臂梁代表辊身的布置形式，如图所示，对于采用了横移轧辊的四辊和六辊轧机，计算轧辊的弹性变形和出口板凸度时，采用了矩阵的方法。分割法模型在分割法中梁的挠曲模型最先由绍特和汤森德提出，在此模型中，板凸度通过确定以下三个未知量来求出工作辊和板带问的横向载荷分布工作辊和支承辊间的横向载荷分布工作辊的刚体移动。因为轧机是关于轧辊中心对称的，所以计算过程仅需考虑轧辊的半。所。
参考资料：
1420热连轧辊系变形三维建模及有限元分析.rar（V6.1）