熱應力對萬能軋機軋輥變形及其疲勞壽命影響分析研究.pdf

1、軋輥作為軋鋼生產(chǎn)的主要工具,使軋件在軋輥的擠壓下產(chǎn)生塑性變形,是軋鋼生產(chǎn)中主要的受力部件。軋輥在熱軋生產(chǎn)中承受著周期性溫度和軋制力的交變載荷,使得軋輥發(fā)生孔型變化,同時在長期工作情況下,軋輥內部產(chǎn)生循環(huán)交變的應力,軋輥受到損傷累計導致材料產(chǎn)生裂紋,當應力集中裂紋擴展并斷裂使軋輥疲勞失效。
　　某鋼廠的萬能軋機軋制H型鋼的軋輥出現(xiàn)了嚴重的裂紋和熱變形等現(xiàn)象,嚴重影響了型鋼的質量,同時對實際生產(chǎn)帶來安全隱患。為判斷熱應力對軋輥使用壽命

2、和變形的影響,本文基于彈性力學和熱力耦合分析方法,利用數(shù)值模擬進行了研究,具體通過下面幾方面展開研究:
　　首先,通過使用ANSYS有限元軟件,建立萬能軋機軋輥三維實體模型,然后進行材料參數(shù)的設置,將實體模型用八節(jié)點六面體單元進行離散網(wǎng)格劃分,并建立軋輥的有限元模型。其次,對軋輥的溫度場進行有限元分析。用APDL語言編制給軋輥添加循環(huán)邊界條件的程序,假設軋輥不旋轉,而讓邊界條件繞軋輥變換以模擬軋輥本身的旋轉,得到穩(wěn)定軋制狀態(tài)下的溫

3、度場分布情況。將所得結果與軋制力進行耦合分析,求得穩(wěn)定軋制狀態(tài)下的應力場分布及輥型變化情況。最后,基于軋輥的熱和力的耦合分析得到載荷時間歷程,運用 ANSYS/Fe-safe軟件進行相關參數(shù)的設置,并繪制材料疲勞特性曲線,通過ANSYS后處理器查看疲勞壽命云圖,從而確定結構危險斷面。基于溫度和力耦合分析、疲勞壽命的結果,提出改進軋輥結構的方案,并對改進后的結構進行熱和力耦合分析及疲勞壽命的預測,結果顯示軋輥的應力由原來的366MP降為2