钢管斜轧理论及生产过程的数值模拟PDF电子书下载

上篇 3

1 我国斜轧基础理论研究概况 3

1．1 斜轧几何学研究状况 3

1．1．1 矫直辊辊形设计的研究 3

1．1．2 穿孔机辊形设计 5

1．1．3 有送进角与辗轧角的斜轧辊形设计 6

1．1．4 斜轧变形区几何关系的综合分析 8

1．2 斜轧运动学研究状况 8

1．2．1 送进角 9

1．2．2 辊面速度分析 9

1．3 斜轧无缝钢管力能参数研究状况 10

1．3．1 孔腔形成的机理研究 11

1．3．2 应力、应变分布研究 11

1．3．3 斜轧中的多余应变 12

1．3．4 斜轧轧制压力计算 13

2 斜轧时的应力与变形 15

2．1 孔腔形成理论 17

2．1．1 切应力理论 17

2．1．2 正应力理论 19

2．1．3 综合应力理论 19

2．2．1 三辊斜轧时的应力状态 20

2．2．2 三角形效应分析 20

2．2 三角形效应分析 20

2．3 斜轧时的变形 22

2．3．1 应变类型 22

2．3．2 多余度系数的概念 24

2．3．3 斜轧时多余剪应变产生的原因 25

2．3．4 多余剪应变的测定 27

2．3．5 多余度系数与应变分量的计算 31

3 斜轧几何学 36

3．1 斜轧变形区的特点 36

3．1．1 几种斜轧工序变形区的特点 36

3．1．2 各种轧制过程的几何学特点 42

3．2．1 坐标系的建立与基本分析 45

3．2 斜轧空间坐标变换关系 45

3．2．2 坐标变换 46

3．2．3 有关曲面方程及其坐标变换 49

3．3 斜轧机轧辊辊形的计算 51

3．3．1 辊形设计概述 51

3．3．2 坐标系的选取及方程的建立 52

3．3．3 关于方程的求解 57

3．3．4 结语 59

3．4 斜轧孔型开度值计算 61

3．4．1 孔型及开度值的基本描述 61

3．4．2 坐标变换及开度值计算 61

3．4．3 几点说明 66

4．1 轧辊的运动速度 69

4 斜轧运动学 69

4．2 轧件的运动速度 71

4．3 变形区内金属的滑移 72

4．3．1 轧辊速度的分解 72

4．3．2 切向滑动 74

4．3．3 轴向滑动 76

4．3．4 轧件的送进速度 78

4．3．5 螺距 79

4．3．6 纯轧时间的计算 80

4．4 大送进角轧制 80

4．4．1 大送进角对轧制过程的影响 80

4．4．2 大送进角的运用 83

5 斜轧机力能参数计算 86

5．1 概述 86

5．2 接触面积的计算 87

5．2．1 变形区长度的确定 87

5．2．2 接触面宽度的确定 88

5．3 变形速度及变形程度的确定 90

5．3．1 斜轧穿孔速度的计算 90

5．3．2 变形程度计算 92

5．4 斜轧单位压力计算 93

5．4．1 斜轧过程分析 93

5．4．2 平均单位压力一般表达式 94

5．4．3 外摩擦影响系数n 。的计算 96

5．4．4 外端影响的应力状态系数n 。的计算 99

5．4．5 结论 100

5．5 顶头上轴向力的确定 100

5．6 斜轧受力分析与力矩计算 102

参考文献 108

下篇 113

6 刚塑性有限元斜轧模型 113

6．1 刚塑性有限元 114

6．1．1 Lagrange乘数法 115

6．1．2 罚函数法 116

6．1．3 可压缩法 116

6．2．1 刚塑性材料模型 117

6．2 刚塑性有限元法的基本理论 117

6．2．2 泛函的建立及变分原理 121

6．2．3 有限元基本公式 125

6．3 三维刚塑性有限元刚阵及速度场建立 128

6．3．1 刚阵的建立 128

6．3．2 速度场建立 132

6．4 斜轧过程的几何建模 134

6．4．1 斜轧穿孔坐标建立 134

6．4．2 空间几何假设 134

6．4．3 空间几何曲线 135

6．4．4 咬入点与出口点的确定 139

6．4．5 咬入点到轧辊与顶头轴线之距离 142

6．5．1 网格划分 143

6．5 斜轧有限元求解若干问题处理 143

6．5．2 刚性区的处理 145

6．5．3 边界条件 145

6．5．4 网格修正 146

6．5．5 屈服应力计算 147

6．5．6 轧辊、顶头、轧件速度关系 147

6．5．7 斜轧变形历史的处理 148

6．5．8 程序框图 151

7 斜轧温度场模型 153

7．1．1 基本方程 154

7．1 基本理论 154

7．1．2 传导问题泛函和变分原理 157

7．2 温度场有限元法 158

7．3 斜轧温度场求解 160

7．3．1 斜轧穿孔温度边界条件 160

7．3．2 斜轧穿孔温度场主要参数 161

7．3．3 程序框图 161

8 斜轧变形区内部组织模型 163

8．1 控制轧制的基本方法 164

8．1．1 热变形机制 165

8．1．2 热变形的硬化、软化和组织结构变化 167

8．1．3 动态回复和动态再结晶 168

8．1．5 静态再结晶动力学 169

8．1．4 热加工变形后静态软化过程 169

8．1．6 影响强韧性能的因素 170

8．2 无缝钢管的控轧与控冷 172

8．2．1 无缝钢管控轧工艺开发和应用 172

8．2．2 热轧无缝钢管形变热处理工艺开发和应用 173

8．3 穿孔中内部组织的预测模型 173

8．3．1 奥氏体组织模型 174

8．3．2 室温铁素体晶粒尺寸模型 175

9 斜轧反向模拟人工神经网络模型 177

9．1 概述 177

9．1．1 神经网络及其特点 177

9．1．2 人工神经网络的类型 179

9．1．3 神经网络在机械工程中的应用 180

9．2 B-P网络算法 181

9．2．1 网络结构与数学描述 181

9．2．2 B-P学习算法 182

9．2．3 改进算法 183

9．3 斜轧中有限元与神经网络嵌合处理 185

9．3．1 刚塑性有限元斜轧过程模拟模块 185

9．3．2 人工神经网络模型模块 185

9．3．3 有限元模块与神经元模块嵌合 186

10 理论计算结果分析 188

10．1 二辊斜轧穿孔算例 188

10．1．1 有限元计算结果分析 188

10．1．2 温度场计算结果分析 203

10．1．3 内部组织计算结果分析 204

10．2 三辊穿孔算例 208

10．2．1 穿孔工艺 208

10．2．3 顶头前伸量对应等效应变率影响分析 213

10．3 斜轧棒材单位压力与摩擦力的研究 216

10．3．1 几何描述 216

10．3．2 结果分析讨论 219

10．4 三辊联合穿孔工艺及变形区刚塑性有限元分析 221

10．4．1 穿轧工艺 221

10．4．2 几何假设 222

10．4．3 刚塑性有限元斜轧变形计算 222

11．1．1 实验条件 227

11．1 力能参数测试 227

11 实验研究及结果分析 227

11．1．2 工艺编排 229

11．1．3 实验装置及过程 229

11．1．4 测试数据 230

11．2 温度参数测试 231

11．2．1 测量装置及过程 232

11．2．2 测试数据 234

11．3 管形测量 236

11．3．1 工艺编排 236

11．3．2 管形测量装置及过程 237

11．3．3 测试数据 242

11．4．1 实验装置及过程 246

11．4 变形区内部组织测试 246

11．4．2 实测结果 247

11．5 顶头前变形区流线观察 254

11．6 变形区轧卡试件测量 255

11．6．1 实验装置及过程 255

11．6．2 实测结果 255

11．7 斜轧单位压力与摩擦力测试实验 258

11．8 斜轧表面与内部变形实验 259

11．8．1 斜轧表面变形的印像实验 259

11．8．2 斜轧内部变形的硬度法实验 263

12．1 斜轧中实测数据的应用分析 265

12．1．1 神经网络模型的映射关系建立 265

12 人工神经网络应用及结果分析 265

12．1．2 已知工艺参数模拟 266

12．1．3 反向模拟优化工艺参数初探 266

12．2 人工神经网络对管材张减精度预测 271

12．2．1 试验设备 271

12．2．2 样本数据采集 271

12．2．3 实测结果与预测结果比较 273

12．3 有限元与神经网络嵌合探讨研究 275

12．3．1 有限元数据库建立的网络模型 276

12．3．2 已知工艺参数的模拟 276

12．3．3 关于应用有限元数据优化工艺问题 276

参考文献 281