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1、线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图3-34接触面接触压应力分布示意图图3-35接触面接触压力q分布3.5绘制轧件表面变形曲线1)b=1000mm(轧件宽度)，J=120线或面的局部网格细化控制。2.3.2材料特性的定义在划分单元的同时，还要对这些单元的材料特性作出一定的定义。本课题中工作辊和支承辊的材料选取有所不同，支承辊采用铸钢，工作辊采用合共62页第23页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊金铸铁作为材料。由《机械设计课程设计手册》可以查出两种材料的不同的材料性质：铸钢:弹性模量：175Gpa,切变模量：71-84Gpa,选取80Gpa泊松比：0.25-0.29，选取0.27合金铸铁：弹性模量：150Gpa,切变模量：61Gpa,泊松比：0.25-0.29，选取0.27将两种不同的材料分别定义于两轧辊，然后再定义接触对。所有单元创建完成以后的模型如图2-3所示。图2-3单元划分后的模型图2.3.3模型设计1．用于生成轧制区壳单元的程序语句如下：type,4real,3lsel,s,,,92,101,9!!!划分加载区lsel,a,,,159,163,4lesize,all,3!!!控制轴向单元尺寸allslsel,s,,,158,162,2lesize,all,25!!!控制径向单元尺寸共62页第24页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊。2、（1420热连轧辊系变形三维建模及有限元分析的设计）（最终版）0KN(弯辊力)；共62页第51页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图3-362)b=800mm(轧件宽度)，J=1200KN(弯辊力)；图3-373)b=800mm(轧件宽度)，J=800KN(弯辊力)；共62页第52页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图3-384)b=800mm(轧件宽度)，J=0KN(弯辊力)；图3-395)b=1000mm(轧件宽度)，J=1200KN(弯辊力)，ε=1/3(相对压下率)；共62页第53页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图3-403.6图形数据分析3.6.1对辊系变形情况的分析在对工作辊辊系变形的分析中我们发现，工作辊在施加弯辊力的地方变形最大，这主要是因为弯辊力是施加在单一节点上的，相对节点位移较大。伴随着弯辊力的逐渐降低，节点位移变化量也将减小。由对第二种条件下的位移变化的图形分析我们又可以看出，在弯辊力不变的情况下，节点最大位移随着轧制板宽的减小而增大。此外，由56页的图3-41和图3-42(b=800mm,J=1200KN)所示，除弯辊力施加处外，在支承辊辊颈位置安装动压油膜轴承的位置，由于近似地将约束条件简化成在两个节点上施加约束，故在图形中约束点的应力值很大。我们可以通过改善约束条件来消除这个不利。3、/3(相对压下率)；改变压下率是为了改变轧制力的分布，当然，一旦改变了压下率，轧制区域的划分也要跟着发生变化，也就是说载对此种影响因素进行分析以前，要利用Sims公式对一系列参数进行重新计算，并将计算结果改变的情况更新在原有程序中。图3-9工作辊变形示意图(主视图)共62页第36页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图3-10工作辊变形截面图3.2支承辊和工作辊的挠曲线轧辊在轧制力的作用下将发生弯曲、扭转、弹性压扁等变形，这些变形均不得超过允许值。挠曲线是辊系变形分析中一个很重要的指标。在ANSYS中观察挠曲线变化我们采用定义路径项(PathOperation)的方法来获得数据及图形。选定所要观察轧辊中心线，以两端节点定义一条路径，然后将所要观察的变形映射到路径上图形显示即可。此分析过程对应的操作程序如下：nsel,s,,,631,!!!定义路径查看挠曲线path,path1,2,30,20,!!!路径的创建是依据节点选取的，对于不同的工况，节点!!!编号是不同的，注意变换ppath,all,1path,statpath,path1avprin,0,0,pdef,f1,u,y,avg!!!将路径上各个节点的y方向变形情况映射到路径上/pbc,path,,0plpath,F1!!!显示支承辊挠度曲线F1的图像alls上段程序。4、1420热连轧辊系变形三维建模及有限元分析的设计.doc┊┊┊┊┊┊┊材边部凸度是很有好处的。3.6.4接触面接触应力的分析四辊轧机的支承辊和工作辊之间承载时有很大的接触应力，我们要对其进行必要的校核计算。对比各种工况下接触应力的分布情况可以知道，接触应力的最大值出现在接触面靠近辊颈的位置(正常情况下)或者靠近轧辊中间截面的位置(弯辊力很小时)。我们按照接触压应力最大的一种情况进行校核。在b=1000mm，J=1200KN的条件下，接触应力MPabqrrrrqE988.)(418.02121max?????（3-6）最大反复切应力MPazy86.max(max)????由《轧钢机械》(第三版)表3-7查知支承辊材料的辊面硬度较低，HS=58~68，查表3-8知最大许用接触应力max2200][????MPa，(max)670][zyMPa????，所以加载条件是满足接触应力强度要求的。由公式推知mmNq/8.3176?mmb141.3?其中q——加在接触表面单位长度上的负荷；1r、2r——相互接触的两个轧辊的半径；从图形中可以看出，在除第四种工况的分析中，接触压力的变化并不是单调递增的，在中间截面处，压力稍大一些的原因是施加边界条件时约束方式的不尽完美。而在靠近辊颈的位置压力值突然下降的原因则是由于在建模时候接触网格仍不算太细密使然。3.6.5板带凸度分析由轧件表面的变形曲线可以看出，板带材截面大体可以分。5、1420热连轧辊系变形三维建模及有限元分析的设计sbl,51,156allsvsel,s,,,1,8!!!将支承辊包含的8个体块粘在一起vglue,allallsvsel,s,,,9,20!!!将工作辊包含的12个体块粘在一起vglue,allalls共62页第22页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊在上述程序中将工作辊和支承辊的体块分别粘贴(AGLUE)起来是必须的，一般来说我们常采用的合并体块的方法是采用布尔加(ADD)运算，将所有的体块合并成一个整体，但本模型正是要通过对不同的体赋予不同的网格精度来构建模型，所以在此处采用布尔加命令不符合设计思路要求。而采用粘贴命令后的体块个数没有减少，但由于粘贴在一起的各个体之间是通过公共面联系在一起的，内部的节点同样被搭接在了一起，一样可以很好的建立起平衡方程。2.3分析模型的建立2.3.1单元的选取有限元的思想是将模型分解成有限个可以体现其特性的微小单元，因此单元的选取尤为重要。在对轧辊模型进行体单元选取的时候，我先后比较试验了SOLID45、SOLID92、SOLID185、SOLID186等单元，多次试用后发现SOLID185单元比较满足本课题要求。它是3维8节点结构单元(3-D8-NodeStructuralSolid)，既可以很好地体现单元在外载作用下的受力情况，又方便程序运算(因其节点数较之20节点的SOLID186等单元较少，节。6、线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊图3-34接触面接触压应力分布示意图图3-35接触面接触压力q分布3.5绘制轧件表面变形曲线1)b=1000mm(轧件宽度)，J=120线或面的局部网格细化控制。2.3.2材料特性的定义在划分单元的同时，还要对这些单元的材料特性作出一定的定义。本课题中工作辊和支承辊的材料选取有所不同，支承辊采用铸钢，工作辊采用合共62页第23页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊金铸铁作为材料。由《机械设计课程设计手册》可以查出两种材料的不同的材料性质：铸钢:弹性模量：175Gpa,切变模量：71-84Gpa,选取80Gpa泊松比：0.25-0.29，选取0.27合金铸铁：弹性模量：150Gpa,切变模量：61Gpa,泊松比：0.25-0.29，选取0.27将两种不同的材料分别定义于两轧辊，然后再定义接触对。所有单元创建完成以后的模型如图2-3所示。图2-3单元划分后的模型图2.3.3模型设计1．用于生成轧制区壳单元的程序语句如下：type,4real,3lsel,s,,,92,101,9!!!划分加载区lsel,a,,,159,163,4lesize,all,3!!!控制轴向单元尺寸allslsel,s,,,158,162,2lesize,all,25!!!控制径向单元尺寸共62页第24页┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊（全文完）
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(25) 三角形法计算平曲线要素-3
已知 α,R,Ls1,Ls2 TL1=133.382 Tk1=66.711 TL2=100.020 Tk2=50.019 Ay=0.9013642 Ty=580.676 Ts1=792.897 Ts2=768.963 Ly= L= 歌纷屿浮膏望毋普佛没础梯岿盅抽疽噎坑揩雍额莲道扛坠度颐吹痹幅砚陨道路路线算道路路线算 K1+700.00 桩号的含义、书写 起点桩号 K0+200.00 JD1(x1,y1) JD3(x3,y3) JD4(x4,y4) 终点桩号 S1=1500 Ls1 T1-2 Ls2 T1-1 S2= S3= DS1 Lc Lc Ls1 Ls2 JD2平曲线要素计算结果 T1-1=400,
T1-2=450 Ls1=100,
Ls2=120 K3+800.00 JD3平曲线要素计算结果 T2-1=350,
T2-2=300 Ls1=80,
Ls2=100 K2+900.00
? K1+300.00 K1+630.00 K2+030.00 DS1=S2-(T1-2+T2-1)=400 K2+300.00 JD2(x2,y2) 1) 桩号编排与计算
嫉篡迹阀侄醇瀑磨陪澎曲氏氨蔑扎劳寓婿归怔椽螺喉仕隘凯东崖期钳爬丁道路路线算道路路线算 起点 K0+200.00 JD1(x1,y1) JD2(x2,y2) JD3(x3,y3) JD4(x4,y4) 终点 X Y O Ls1 T1-2 Ls2 T1-1 T2-2 T2-1 Y’ X’ Lc Lc Ls1 Ls2 C1(xc1,yc1) C2(xc2,yc2) 2) 主点桩号坐标计算
熊坑馅虚县滔芒勾磨需萍茧匪聚蛾篱仗眼莲是桔局览矣九上呐裂钾玖撼叁道路路线算道路路线算 JD2(x2,y2) Ls1 T2 Ls2 T1 y x Lc C(xc,yc) X Y O R R B(x1,y1) A(x0,y0) K(x,y) δ Xi = Xc + R*Cos(α) Yi = Yc + R*Sin(α) (α 为CK向量的方向角) 3) 任意桩号坐标计算
Ⅰ. 直线段
缓和曲线段
幅脾汾纹科励甄狂祈龟调拐熬拣谓懂奥客像捐榷传盅钦赶问疹压塔膀鉴嫂道路路线算道路路线算 亢颠顷脑撰醚峙乘日概唉荡豺获氓脂焊条陕能沟朋负琶妥旗酥犊爹蠕眠产道路路线算道路路线算 5
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ω 堵哄顺泄沧惦墓祖仅呆炉棱才吴侮底蒂恬绊擞尉同聊序疹控疟隆照始连暮道路路线算道路路线算 5
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