无缝钢管减径过程的有限元虚拟仿真集成系统PDF电子书下载

1绪论 1

1.1研究背景及问题的提出 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2问题的提出 2

1.2国内外主要研究状况及综合评述 3

1.2.1钢管张力减径原理研究现状 3

1.2.2钢管张力减径有限元法研究现状 6

1.2.3热力耦合分析研究进展 12

1.2.4热变形过程微观组织预报模型的研究现状 13

1.2.5综合评述 17

1.3研究意义和研究内容 19

1.3.1研究意义 19

1.3.2主要研究内容 20

参考文献 21

2虚拟仿真系统开发的基本理论 28

2.1刚塑性有限元基本方程 28

2.1.1基本假设 29

2.1.2刚塑性力学基本方程 29

2.2轧制过程中的热传导方程及其定解条件 30

2.2.1热传导方程 30

2.2.2初始条件和边界条件 31

2.2.3轧制过程变形和传热问题的变分原理 32

2.3三维刚塑性有限元求解列式 34

2.3.1三维八节点六面体等参元 34

2.3.2单元应变速率矩阵 36

2.3.3单元刚度方程 39

2.3.4线性化处理 40

2.4导热问题的三维有限元求解列式 42

2.4.1单元划分和温度场的离散 42

2.4.2非稳态温度场的单元变分计算 42

2.4.3传热问题有限元法的总体合成 44

2.4.4非稳态温度场求解的时间差分格式 45

2.5热力耦合迭代法 47

参考文献 49

3无缝钢管虚拟仿真系统开发的技术处理 50

3.1刚塑性有限元初始速度场的自动生成 50

3.2刚塑性区的处理 51

3.3轧辊孔型曲面形状的几何描述 52

3.4无缝钢管减径变形过程的描述 54

3.5轧制区边界条件的动态处理 55

3.5.1无缝钢管节点坐标迭代更新 55

3.5.2接触状态的判断及接触节点位置的修正 56

3.5.3接触节点脱离接触的判断 58

3.5.4接触节点速度约束条件的施加 58

3.6曲面摩擦条件的处理 60

3.7约束边界条件的处理 63

3.7.1直边界约束条件的处理 63

3.7.2斜边界约束条件的处理 64

3.8收敛性研究 65

3.8.1减速因子的确定 65

3.8.2收敛准则 66

参考文献 67

4无缝钢管减径热力耦合模型的建立和边界条件处理 68

4.1无缝钢管减径热力耦合模型的建立 68

4.2无缝钢管减径热力耦合模型张力系数的确定 70

4.2.1平均张力系数的确定 70

4.2.2张力系数在连轧机上的分布 71

4.3无缝钢管轧制有限元模型的建立 72

4.3.1轧制变形区有限元模型 72

4.3.2传热区有限元模型 73

4.4无缝钢管张力减径传热边界的处理 75

4.4.1无缝钢管与轧辊接触传热边界 75

4.4.2空冷及辐射换热边界 76

4.5接触摩擦 78

参考文献 78

5无缝钢管减径过程奥氏体组织演变模型 79

5.1无缝钢管减径过程微观组织的演变形式 79

5.1.1无缝钢管减径过程动态再结晶 79

5.1.2无缝钢管减径过程静态再结晶和晶粒长大 81

5.2无缝钢管减径过程中奥氏体再结晶和晶粒长大模型 82

5.2.1动态再结晶模型 82

5.2.2静态再结晶模型、亚动态再结晶模型 83

5.2.3晶粒长大模型 85

5.3无缝钢管减径过程中平均晶粒度与残余等效应变 85

5.4奥氏体晶粒演变模型验证与计算流程 86

5.4.1奥氏体晶粒演变模型验证 86

5.4.2奥氏体晶粒演变计算流程 86

5.5无缝钢管减径过程变形抗力的数学模型 88

参考文献 91

6无缝钢管虚拟仿真集成系统的开发 92

6.1集成系统的流程和功能 92

6.2前处理系统的开发 93

6.2.1无缝钢管网格数据及材料物性参数准备 93

6.2.2控制数据的设定 94

6.2.3轧制工艺及孔型参数的设定 95

6.3后处理系统的开发 99

参考文献 101

7集成系统验证与无缝钢管减径过程模拟预报 102

7.1无缝钢管减径过程的模拟结果与实验结果对比验证 102

7.1.1某钢厂三辊张力减径过程模拟结果与实测结果对比 102

7.1.2某钢厂三辊微张力减径过程模拟结果与实测结果对比 108

7.1.3某钢厂二辊无张力减径过程模拟结果与实测结果对比 112

7.2无缝钢管减径过程的模拟结果 117

7.2.1无缝钢管减径过程的金属流动模拟结果 118

7.2.2无缝钢管减径过程的温度变化模拟结果 120

7.2.3无缝钢管减径过程的应变模拟结果 121

7.2.4无缝钢管减径过程的奥氏体再结晶模拟结果 121

7.2.5无缝钢管减径过程的轧制力模拟结果 123

7.3无缝钢管减径预报系统在某钢厂产品优化中的应用 123

7.4无缝钢管表面青线形成机理的模拟研究 125

参考文献 128