第1章 有限元方法基础及其发展 1
1.1显式动力学有限元方法基本理论 1
1.2弹塑性本构方程 4
1.3接触问题的罚函数法 6
1.3.1接触问题的弱形式 6
1.3.2罚函数法的有限元方程 7
1.4有限元方法在板带轧制中的现状与进展 8
1.4.1有限元方法的应用 10
1.4.2轧制过程有限元方法面临的问题 10
参考文献 12
第2章 板带热轧过程有限元分析 13
2.1多道次立-平轧制过程轧件变形行为分析 13
2.1.1有限元模型与参数 13
2.1.2 轧制过程几何模型更新方法 15
2.1.3多道次轧制过程轧件变形行为的模拟结果 16
2.1.4轧件头尾形状 17
2.1.5轧件角部金属流动情况 20
2.1.6轧件应变分布 22
2.1.7轧制实验验证 22
2.2多道次中厚板轧制过程热力耦合模拟 23
2.2.1多道次轧制过程热力耦合分析流程 23
2.2.2 中厚板轧制过程模拟 24
2.2.3计算结果与分析 25
2.3中厚板轧制过程平面形状控制道次有限元模拟 26
2.3.1平面形状控制道次有限元模型 27
2.3.2结果分析 28
2.4四辊热连轧过程有限元模拟 30
2.4.1建立四辊轧制的弹塑性有限元模型 30
2.4.2轧制过程轧制力计算 31
参考文献 33
第3章 板带轧制过程裂纹缺陷演变有限元分析 35
3.1轧制过程轧件角部横向裂纹演变行为 35
3.1.1轧制过程裂纹的扩展与闭合 36
3.1.2轧制过程裂纹表面接触压力 42
3.1.3轧制过程裂纹尖端应力 46
3.1.4轧件表面横向裂纹扩展与闭合的轧制实验 52
3.2轧制过程轧件表面纵向裂纹演变行为 53
3.2.1轧制过程纵向裂纹形状变化 54
3.2.2 轧件表面纵向裂纹演变行为的轧制实验 60
3.3轧制过程轧件表面裂纹演变机制 61
3.4轧制过程轧件表面裂纹演变行为热力耦合有限元分析 64
3.4.1二维有限元模型 64
3.4.2裂纹演变二维计算结果与分析 65
参考文献 69
第4章 板带轧制过程内部裂纹演变有限元分析 71
4.1轧制过程轧件内部裂纹演变行为的数值分析 71
4.1.1轧制过程裂纹形状变化 72
4.1.2轧制过程轧件内部裂纹表面接触压力 73
4.2轧制过程内部裂纹演变残留孔隙的有限元模拟 76
4.2.1二维有限元模型 76
4.2.2裂纹演变过程分析 78
4.2.3裂纹演变过程讨论 80
参考文献 82
第5章 板带轧制过程内部夹杂物演变分析 84
5.1轧件中夹杂物的检测 84
5.2轧制过程轧件内部夹杂物演变行为的数值模拟 85
5.2.1模型中几何和材料参数 85
5.2.2含有夹杂物的轧件轧制有限元模型 87
5.3轧制过程夹杂物形状变化 87
5.3.1夹杂物尺寸对轧制过程中夹杂物形状变化的影响 90
5.3.2夹杂物位置对轧制过程中夹杂物形状变化的影响 92
5.3.3工作辊直径对轧制过程中夹杂物形状的影响 93
5.3.4夹杂物变形能力对轧制过程中夹杂物形状变化的影响 94
5.4轧制过程夹杂物及其附近区域基体应变分布 95
5.4.1夹杂物变形能力对夹杂物及附近区域应变分布的影响 96
5.4.2夹杂物位置对夹杂物及附近区域应变分布的影响 100
5.4.3工作辊直径对夹杂物及附近区域应变分布的影响 100
5.5轧制过程夹杂物在轧件中的相对位置变化 102
5.5.1夹杂物直径对轧制过程中夹杂物在轧件中相对位置的影响 102
5.5.2夹杂物变形能力轧制过程中夹杂物在轧件中相对位置的影响 103
5.5.3夹杂物位置对轧制过程中夹杂物在轧件中相对位置的影响 104
5.5.4工作辊直径对轧制过程中夹杂物在轧件中相对位置的影响 104
5.6夹杂物与轧件基体之间裂纹形成 105
参考文献 110
第6章 板带电磁脉冲自由胀形2D有限元模拟 111
6.1电磁脉冲成形数值模拟方法介绍 111
6.2不同模拟算法和脉冲电流第二半波对成形的影响 113
6.2.1模拟条件 113
6.2.2有限元建模 114
6.2.3松散耦合法与顺序耦合法计算效果对比 116
6.2.4脉冲电流第二半波对模拟结果的影响 119
6.2.5成形时的温升变化 122
6.3电磁自由胀形过程中板料的厚度分布 122
6.3.1实验与模拟结果对比 123
6.3.2 模拟结果分析 124
6.4电磁成形过程中最佳电流频率的选择 129
6.4.1实验和有限元模型 130
6.4.2实验结果分析 130
6.4.3影响因素 131
6.4.4分析和讨论 137
参考文献 139
第7章 板带电磁脉冲自由胀形3D有限元模拟 141
7.1平板自由胀形过程仿真 141
7.1.1模型参数 141
7.1.2电磁场模型 142
7.1.3结构场模型 143
7.2管件自由胀形过程仿真 151
7.2.1电磁场模型 151
7.2.2结构场模型 152
7.2.3温度场模型 157
参考文献 158
第8章 板带电磁脉冲渐进成形有限元仿真 159
8.1基于凹模的电磁脉冲渐进成形 161
8.1.1模拟流程 161
8.1.2有限元建模 162
8.1.3模拟结果分析 164
8.1.4实验结果 173
8.2基于凸模的电磁脉冲渐进成形 182
8.2.1 EMIF-SF成形原理简图 183
8.2.2数值模拟流程图 184
8.2.3有限元建模 184
8.2.4 实验研究 189
参考文献 192
第9章 径向力助推筒形件电磁渐进复合拉深 193
9.1成形原理和创新性 194
9.1.1成形原理 194
9.1.2本方法的特色和创新之处 195
9.2电磁辅助拉深实验 196
9.2.1实验装置 196
9.2.2实验方案 197
9.2.3实验1结果 197
9.2.4实验2结果 199
9.3有限元仿真 199
9.3.1数值模拟流程图 199
9.3.2有限元模型 200
参考文献 204
第10章 多向磁场力驱动管件胀形 206
10.1传统电磁脉冲胀形 206
10.2多向磁场力驱动管件电磁脉冲胀形原理 208
10.3磁场结果分析 209
10.4管件胀形分析 212
参考文献 215
第11章 轧制变形与电磁成形有限元应用案例 216
11.1显式有限元软件LS-DYNA介绍 216
11.1.1 DYNA分析的基本内容 216
11.1.2 DYNA分析的文件组织 216
11.1.3 LS-DYNA常用单元 217
11.1.4定义材料 220
11.2中厚板可逆轧制分析 226
11.2.1实例说明 226
11.2.2 难点与策略分析 227
11.2.3交互式操作分析 228
11.3带张力板带精轧过程分析 237
11.3.1实例说明 237
11.3.2 难点与策略分析 239
11.3.3交互式操作分析 239
11.4电磁脉冲成形3D耦合模拟 254
11.4.1实例说明 254
11.4.2难点与策略分析 255
11.4.3交互式操作分析 255
参考文献 277