四辊三维弹塑性板带冷轧有限元模拟及应用

"这篇论文是2009年发表在《中北大学学报（自然科学版）》第30卷第4期上，由张雅琴、何宗霖和张雪娜共同撰写，主题涉及板带冷轧过程的三维弹塑性有限元模拟。文章通过改进的离散化方法构建了四辊冷轧模型，分析了残余应力、变形以及张力对板凸度和压下量的影响，并通过实验对比验证了模型的准确性。关键词包括板带冷轧、有限元、变形、张力和板凸度。" 这篇论文主要探讨了在板带冷轧过程中，如何利用三维弹塑性有限元模拟技术进行精确的工艺分析。冷轧是一种常见的金属加工工艺，用于减小金属板带的厚度，提高其力学性能。在这个过程中，金属在多个轧辊的作用下经历复杂的变形，同时受到压力和张力的影响。 论文首先总结了以往关于板带冷轧的有限元分析方法，然后针对轧辊与轧件间的接触和耦合变形问题进行了深入研究。作者们采用了改进的离散化方法，建立了四辊三维弹塑性板带冷轧计算模型。这种模型能够更准确地模拟实际生产中的物理现象，考虑了材料在受力下的弹性与塑性变形，以及轧辊与轧件之间的相互作用。 在模型建立完成后，论文重点分析了轧制过程中的几个关键因素。残余应力是冷轧后材料内部存在的应力状态，它直接影响产品的性能和后续加工的可能性。通过模拟，作者们得以研究不同条件下的残余应力分布，这对于优化工艺参数、减少产品缺陷至关重要。另外，变形分析则关注于金属板带在轧制过程中的形状变化，这对控制最终产品的尺寸精度有直接影响。 张力作为控制冷轧过程的关键因素之一，可以影响板带的平整度（即板凸度）和压下量。板凸度是衡量板材表面平整程度的指标，过大的凸度可能导致产品质量下降。而压下量则是指每一轮次轧制中金属板带厚度的减少量，合理控制压下量有助于保证产品质量和生产效率。通过有限元模拟，研究人员能够更好地理解张力对这些参数的影响，从而优化生产控制策略。 论文的结果与实验数据对比，验证了所建立模型的正确性和实用性。这表明，该有限元模拟方法可以作为板带冷轧工艺研究的有效工具，为实际生产中的工艺优化和问题解决提供了理论支持。这种方法的应用有助于提高板带冷轧的精度，降低成本，减少废品率，对于提升我国金属加工行业的技术水平具有重要意义。