液芯大压下技术对于铸坯减薄和提高铸坯内部质量有着重要的作用,其中轧辊是最关键的工具,因此在液芯大压下轧机的设计工作中,轧辊的设计是一个极为重要的环节。轧辊在热应力、轧制应力的综合作用下产生机械疲劳和热疲劳,导致轧辊表面过早失效。因此研究轧辊的温度场,应力场对分析轧辊的使用寿命具有重要意义。本文参考某设计院用于液芯大压下工艺所设计的轧机轧辊参数,应用ABAQUS有限元软件,采用其中隐式热力耦合的分析方法,对轧辊、轧件均做弹塑性建模,对铸轧过程进行模拟计算。通过多次建模分析,对比轧辊材料,冷却手段、轧辊结构对轧辊温度场和应力场的影响,进而分析对提高轧辊使用寿命的作用。本文确定了轧辊温度场仿真所需的传热学方程及边界条件。详细分析了轧辊热流输入输出关系。对有限单元法及其分析过程进行了概述,阐述轧制过程仿真中所包含的非线性问题及其求解方法,阐述了温度场和应力场之间的耦合关系。应用ABAQUS有限元软件,模拟了从轧件咬入开始至稳定轧制的轧制过程。分析了不同材料轧辊的受力状况,得到其温度和应力应变场,并以此选取材料;分析了不同冷却手段对轧辊瞬态温度场的影响,得出近似的热平衡状态,为实际生产中布置冷却提供参考;模拟了同种材料的堆焊型轧辊和辊套型轧辊在轧制过程中的温度场和应力应变场,并分析了辊套应力水平较低的原因。通过仿真得到的温度场、应力应变场,分析了轧辊产生疲劳裂纹的原因,并且根据金属疲劳累积损伤理论和断裂力学理论,研究了轧辊表面疲劳裂纹形成及扩展寿命规律,并进行了寿命计算。