無縫鋼管減徑過程的有限元虛擬仿真集成系統(tǒng)

許志強(qiáng)，男，1963年9月生，籍貫黑龍江省。1985年畢業(yè)于燕山大學(xué)（原東北重型機(jī)械學(xué)院）冶煉設(shè)備及工藝專業(yè)，1990年獲工學(xué)碩士學(xué)位，2003年獲工學(xué)博士學(xué)位，現(xiàn)為燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授。 　曾先后主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目2項(xiàng)，國家支撐計(jì)劃子項(xiàng)目1項(xiàng)，培養(yǎng)碩士研究生多

1 緒論

1.1 研究背景及問題的提出

1.1.1 研究背景

1.1.2 問題的提出

1.2 國內(nèi)外主要研究狀況及綜合評述

1.2.1 鋼管張力減徑原理研究現(xiàn)狀

1.2.2 鋼管張力減徑有限元法研究現(xiàn)狀

1.2.3 熱力耦合分析研究進(jìn)展

1.2.4 熱變形過程微觀組織預(yù)報(bào)模型的研究現(xiàn)狀

1.2.5 綜合評述

1.3 研究意義和研究內(nèi)容

1.3.1 研究意義

1.3.2 主要研究內(nèi)容

參考文獻(xiàn)

2 虛擬仿真系統(tǒng)開發(fā)的基本理論

2.1 剛塑性有限元基本方程

2.1.1 基本假設(shè)

2.1.2 剛塑性力學(xué)基本方程

2.2 軋制過程中的熱傳導(dǎo)方程及其定解條件

2.2.1 熱傳導(dǎo)方程

2.2.2 初始條件和邊界條件

2.2.3 軋制過程變形和傳熱問題的變分原理

2.3 三維剛塑性有限元求解列式

2.3.1 三維八節(jié)點(diǎn)六面體等參元

2.3.2 單元應(yīng)變速率矩陣

2.3.3 單元?jiǎng)偠确匠?

2.3.4 線性化處理

2.4 導(dǎo)熱問題的三維有限元求解列式

2.4.1 單元?jiǎng)澐趾蜏囟葓龅碾x散

2.4.2 非穩(wěn)態(tài)溫度場的單元變分計(jì)算

2.4.3 傳熱問題有限元法的總體合成

2.4.4 非穩(wěn)態(tài)溫度場求解的時(shí)間差分格式

2.5 熱力耦合迭代法

參考文獻(xiàn)

3 無縫鋼管虛擬仿真系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)處理

3.1 剛塑性有限元初始速度場的自動(dòng)生成

3.2 剛塑性區(qū)的處理

3.3 軋輥孔型曲面形狀的幾何描述

3.4 無縫鋼管減徑變形過程的描述

3.5 軋制區(qū)邊界條件的動(dòng)態(tài)處理

3.5.1 無縫鋼管節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)迭代更新

3.5.2 接觸狀態(tài)的判斷及接觸節(jié)點(diǎn)位置的修正

3.5.3 接觸節(jié)點(diǎn)脫離接觸的判斷

3.5.4 接觸節(jié)點(diǎn)速度約束條件的施加

3.6 曲面摩擦條件的處理

3.7 約束邊界條件的處理

3.7.1 直邊界約束條件的處理

3.7.2 斜邊界約束條件的處理

3.8 收斂性研究

3.8.1 減速因子的確定

3.8.2 收斂準(zhǔn)則

參考文獻(xiàn)

4 無縫鋼管減徑熱力耦合模型的建立和邊界條件處理

4.1 無縫鋼管減徑熱力耦合模型的建立

4.2 無縫鋼管減徑熱力耦合模型張力系數(shù)的確定

4.2.1 平均張力系數(shù)的確定

4.2.2 張力系數(shù)在連軋機(jī)上的分布

4.3 無縫鋼管軋制有限元模型的建立

4.3.1 軋制變形區(qū)有限元模型

4.3.2 傳熱區(qū)有限元模型

4.4 無縫鋼管張力減徑傳熱邊界的處理

4.4.1 無縫鋼管與軋輥接觸傳熱邊界

4.4.2 空冷及輻射換熱邊界

4.5 接觸摩擦

參考文獻(xiàn)

5 無縫鋼管減徑過程奧氏體組織演變模型

5.1 無縫鋼管減徑過程微觀組織的演變形式

5.1.1 無縫鋼管減徑過程動(dòng)態(tài)再結(jié)晶

5.1.2 無縫鋼管減徑過程靜態(tài)再結(jié)晶和晶粒長大

5.2 無縫鋼管減徑過程中奧氏體再結(jié)晶和晶粒長大模型

5.2.1 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型

5.2.2 靜態(tài)再結(jié)晶模型、亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型

5.2.3 晶粒長大模型

5.3 無縫鋼管減徑過程中平均晶粒度與殘余等效應(yīng)變

5.4 奧氏體晶粒演變模型驗(yàn)證與計(jì)算流程

5.4.1 奧氏體晶粒演變模型驗(yàn)證

5.4.2 奧氏體晶粒演變計(jì)算流程

5.5 無縫鋼管減徑過程變形抗力的數(shù)學(xué)模型

參考文獻(xiàn)

6 無縫鋼管虛擬仿真集成系統(tǒng)的開發(fā)

6.1 集成系統(tǒng)的流程和功能

6.2 前處理系統(tǒng)的開發(fā)

6.2.1 無縫鋼管網(wǎng)格數(shù)據(jù)及材料物性參數(shù)準(zhǔn)備

6.2.2 控制數(shù)據(jù)的設(shè)定

6.2.3 軋制工藝及孔型參數(shù)的設(shè)定

6.3 后處理系統(tǒng)的開發(fā)

參考文獻(xiàn)

7 集成系統(tǒng)驗(yàn)證與無縫鋼管減徑過程模擬預(yù)報(bào)

7.1 無縫鋼管減徑過程的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比驗(yàn)證

7.1.1 某鋼廠三輥張力減徑過程模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果對比

7.1.2 某鋼廠三輥微張力減徑過程模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果對比

7.1.3 某鋼廠二輥無張力減徑過程模擬結(jié)果與實(shí)測結(jié)果對比

7.2 無縫鋼管減徑過程的模擬結(jié)果

7.2.1 無縫鋼管減徑過程的金屬流動(dòng)模擬結(jié)果

7.2.2 無縫鋼管減徑過程的溫度變化模擬結(jié)果

7.2.3 無縫鋼管減徑過程的應(yīng)變模擬結(jié)果

7.2.4 無縫鋼管減徑過程的奧氏體再結(jié)晶模擬結(jié)果

7.2.5 無縫鋼管減徑過程的軋制力模擬結(jié)果

7.3 無縫鋼管減徑預(yù)報(bào)系統(tǒng)在某鋼廠產(chǎn)品優(yōu)化中的應(yīng)用

7.4 無縫鋼管表面青線形成機(jī)理的模擬研究

參考文獻(xiàn)

彩圖 2100433B

《無縫鋼管減徑過程的有限元虛擬仿真集成系統(tǒng)》分7章介紹無縫鋼管減徑過程的有限元虛擬仿真集成系統(tǒng)的開發(fā)及其在產(chǎn)品質(zhì)量預(yù)報(bào)與控制中的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括：建立適用于無縫鋼管張力減徑的有限元仿真模型；確定無縫鋼管與軋輥的接觸判斷準(zhǔn)則；建立無縫鋼管減徑過程的傳熱模型及熱力耦合模型，將無縫鋼管減徑連軋過程分解為多個(gè)軋制機(jī)架的變形區(qū)與機(jī)架間的傳熱區(qū)的組合，采用歐拉法建立單機(jī)架連軋模型；將金屬熱變形過程的組織演化模型引入有限元程序，利用有限元計(jì)算結(jié)果對無縫鋼管軋制過程中的組織演化過程進(jìn)行模擬等。

《無縫鋼管減徑過程的有限元虛擬仿真集成系統(tǒng)》可作為從事冶金企業(yè)自動(dòng)化的技術(shù)人員的參考書，也可供從事軋鋼生產(chǎn)和軋鋼自動(dòng)化設(shè)計(jì)的人員使用，還可供大專院校軋鋼和機(jī)械類相關(guān)專業(yè)師生參考。