HN1000x300型钢水平矫直的有限元数值仿真研究

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H型钢是一种经济断面合、重量轻、结构简单、外形美观的型钢,已得到广泛的应用。在经过外力和温降变化时会出现残余应力的改变进而对其稳定性和安全性造成影响,因此在生产过程中必须进行矫直。本文结合国内外的研究现状,采用有限元数值模拟及软件仿真实时控制相结合的方法,对矫直过程进行模拟计算,以得到矫直质量更高的H型钢。  本课题根据弹塑性弯曲变形有限元理论为指导,联合包钢现场实际生产中HN1000x300型钢矫直质量情况以及我国 HN1000x300型钢的生产近况,根据现场提供的相关生产数据,采用 Pro/E建立了 HN1000x300型钢水平九辊平行辊矫直模型,把建立好的模型导入ANSYS Workbench软件中,对模型采用多区域的网格划分,材料参数及边界条件设置,施加初始条件,运用 Workbench LS-DYNA模块对HN1000x300型钢矫直过程进行计算模拟,提取矫直后残余应力值和弯曲度值,研究 HN1000x300型钢在经过各个矫直单元时的应力演变和弯曲度变化情况,得出了HN1000x300型钢矫直生产中在各个单元变形区下矫后残余应力大体呈“凹”字形演变状态,R角及腹板上呈拉应力状态和弯曲度符合国家标准要求的结果,同时符合现场要求,证明了矫直结果的可靠性。  在现场矫直规程的基础上对矫直规程进行优化。通过“四因素五水平”正交试验设计对 HN1000x300型钢的矫直压下量进行优化数值仿真,把九辊水平矫直辊中上排矫直辊的四个压下量设为变化因素,模拟仿真了25组试验方案,提取矫后残余应力及弯曲度值运用 spss软件进行统计比较分析,选取矫后残余应力值和弯曲度符合国家标准的一组压下量作为最佳矫直压下量。同时对矫直速度进一步优化,在现场矫直速度的基础上逐步增大矫直速度并进行计算仿真,通过分析得出在最优的矫直速度范围内计算仿真矫直过程其结果是满足现场实际生产要求的,同时比现场采用的矫直速度大其生产率也得到了提高,从而对 HN1000x300型钢矫直压下量及矫直速度的优化对于矫直质量及生产率的提高具有现场实际的指导意义和参考价值。
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